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08. 12. 2022
Verfasst von: Sonja Smalian, Phoenix D, Leibniz Universität Hannover

Großgerät ermöglicht chemische Analyse von Oberflächen

Zwei Forscherinnen arbeiten an einem technischen Gerät. © Nico Niemeyer/PhoenixD
Die Doktorandinnen Marina Rosebrock (links) und Hadir Borg untersuchen an der Leibniz Universität Hannover mit dem Röntgen-Photoelektronenspektrometer die Oberfläche einer Probe assemblierter Nanopartikel.

Die Entwicklung neuer Materialien ist ein wichtiger Baustein für moderne, preisgünstige Optiksysteme. An der Leibniz Universität Hannover ist nun ein neues Röntgen-Photoelektronenspektrometer (XPS) eingeweiht worden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Unternehmen können Messungen, zum Beispiel zu Oberflächenveränderungen durch Oxidations- oder Alterungsprozesse, selbst durchführen oder bei den beiden beteiligten Instituten in Auftrag geben.

Angebot für Forschende und Unternehmen

Die Leibniz Universität Hannover (LUH) hat das neue Röntgen-Photoelektronenspektrometer (XPS) im Laboratorium für Nano- und Quantenengineering eingeweiht. Für die Entwicklung dieser experimentellen Untersuchungsmethode hatte der schwedische Physiker Kai Siegbahn einst den Nobelpreis erhalten. Heute werden mit dem Großgerät verschiedene Oberflächen chemisch analysiert – von weicher Materie wie Polymeren bis hin zu anorganischen Festkörpern wie Halbleitern und Metallen. Es ermöglicht den Forschenden, die Elementarzusammensetzung der Oberfläche sowie die chemische Umgebung der jeweiligen Elemente zu ermitteln.

Die Untersuchung und Entwicklung neuer Materialien ist ein wichtiger Baustein für die Optik- und Photonikforschung, die zu den Arbeitsschwerpunkten an der LUH zählt. Die 1,19 Millionen Euro teure Anlage wird vom Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie und dem Institut für Anorganische Chemie betrieben und wurde hälftig vom Bund und dem Land Niedersachsen finanziert. Forschende sowie Unternehmen können eigene Messungen vornehmen oder bei den beiden Instituten in Auftrag geben.

Ansprechpersonen für den Servicebetrieb sind:

Proben zerstörungsfrei und umfassend untersuchen

Das XPS-Gerät sei höchst sensitiv und arbeite zerstörungsfrei in den obersten fünf Nanometern einer Probe, sagt Prof. Dr. Dirk Dorfs vom Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie, der auch Mitglied im Exzellenzcluster PhoenixD an der LUH ist. Darüber hinaus bietet es weitere Funktionen wie die Augerelektronenspektroskopie sowie Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie, eine Argonclusterkanone zum Abtragen der Probenoberfläche speziell für weiche Proben sowie eine beheizbare Probenkammer. „Durch seine vielen verschiedenen strukturellen wie auch elektronischen Charakterisierungsmethoden ermöglicht das Gerät eine breite Nutzbarkeit für verschiedene Fragestellungen“, beschreibt Dirk Dorfs die Vorteile. „Das ist besonders für die interdisziplinäre Ausbildung und Forschung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern in den Fächern Chemie, Physik oder in den Fachgebieten der Ingenieurwissenschaften wichtig.“

An der LUH arbeiten die Optikforscherinnen und -forscher daran, komplexe Optiksysteme durch moderne Fertigungsverfahren für einen Bruchteil des heutigen Preises in einer kurzen Entwicklungszeit zu realisieren. Elementare Voraussetzung dafür sind neuartige optische Verbundmaterialien, bestehend unter anderem aus Glas, Kunststoffen und Nanomaterialien. Weitere wichtige Materialklassen, die mit dem Gerät charakterisiert werden können, sind zudem metallorganische Gerüstverbindungen (MOF – Metal Organic Frameworks) und kolloidale Nanokristalle. „Die umfassende Untersuchung dieser neuen Materialien wird vielfach benötigt“, erläutert Prof. Dr. Nadja-C. Bigall, Mitglied im Vorstand des Exzellenzclusters PhoenixD und federführende Antragstellerin des neuen Geräts. „Nur so verstehen wir, warum die jeweiligen Materialien entsprechende Eigenschaften aufweisen, was beispielsweise für die Anwendungen in Optik und Photonik zwingend notwendig ist“.

Exzellenzcluster PhoenixD
Adresse
Leibniz Universität Hannover
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