Insight: Die Nanostrukturen leichter Elemente

Die Rasterelektronenmikroskopie vermag Strukturen bis hinunter zu einzelnen Atomen bzw. sogenannten Atomsäulen sichtbar zu machen. Das ZFE hat in den letzten Jahren in diese Technologie investiert, um den Eigenschaften von Materialien auf Nanoebene auf den Grund zu gehen. Jetzt richtet das ZFE die Rasterelektronenmikroskopie auf leichte Elemente: Was in der atomaren Struktur beeinflusst etwa die Leitfähigkeit von Lithium? Welche atomaren Strukturen führen dazu, dass ein Material nicht so fest ist, wie gewünscht? Welche Legierungen sind möglich, um ein Bauteil noch leichter und stabiler zu machen? Je besser Werkstoffe mit leichten Elementen charakterisiert werden können, desto vielfältiger sind die Entwicklungsmöglichkeiten. Daher: „Wir wollen die Materialienklasse der leichten Elemente möglichst detailliert abbilden können“, erläutert Evelin Fisslthaler, Projektleiterin am ZFE.

Für diese Detailgenauigkeit – es geht um Größen von unter einem Millionstel Millimeter – werden neueste Techniken der Bildgebung und der Spektroskopie für die leichten Elemente methodisch optimiert. Da in der Elektronenmikroskopie das mikroskopierte Objekt nicht einfach abgebildet wird, sondern über Umwege entsteht, indem man das Verhalten der Elektronen, mit denen die Proben beschossen werden, beobachtet, ist diese Messung des Elektronenverhaltens, die Detektion, für das entstehende Bild entscheidend. Bei der „Direct Electron Detection“, ein Verfahren der Spektroskopie, verrät etwa der charakteristische Energieverlust der Elektronen die Eigenschaften eines Materials. Verfahren wie dieses wird das ZFE im Rahmen von Insight so gestalten, dass sie standardmäßig angeboten werden können. Die Ergebnisse der Untersuchungen mit diesen Methoden werden auf einer virtuellen Plattform dargestellt und können live mit Forschungspartnern und Kunden geteilt werden: „Wir machen auf diese Weise kollaborative Materialentwicklung möglich“, so Projektleiter Gerald Kothleitner.

Geforscht wird mit Materialien aus verschiedenen Disziplinen: Das Österreichische Gießerei Institut ÖGI stellt spezielle Leichtmetall-Legierungen zur Verfügung und das CD-Labor für Festkörperbatterien lithiumbasierte Materialien.

Insight macht für KMU so nicht nur die avanciertesten Techniken der Rasterelektronenmikroskopie zugänglich, sondern wird durch das gemeinsame Arbeiten Innovationen beschleunigen, Kompetenzen bei den Betrieben aufbauen, und sie stärker mit ihren Forschungspartnern vernetzen. Nicht zuletzt erschließt sich ein gänzlich neues Feld: die Welt der leichten Elemente.