Nanostrukturen virtuell zugänglich machen

Mit „Joint Online Microscopy“ hat das ZFE erstmals die Möglichkeit geschaffen, virtuell an realen Mikroskop-Messungen teilzunehmen. Das erlaubt schnelle Informationsflüsse, gewährleistet die enge Abstimmung mit Kunden und Projektpartnern und verspricht rasche Ergebnisse in höchster Qualität.

Mit gut 0,53 Gramm pro Kubikzentimeter ist Lithium das leichteste Element bei Raumtemperatur. Heute funktioniert kein Laptop oder Smartphone ohne das Metall, wo es in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird. Aber auch andere Leichtmetalle wie etwa Magnesium gewinnen als Werkstoffe an Bedeutung. Mit bisher üblichen Detektoren lassen sie sich aufgrund der Leichtigkeit ihrer Atome allerdings nur schwer charakterisieren. Für solche Leichtgewichte braucht es daher spezielle Methoden und eine hohes Maß an Expertise in der Elektronenmikroskopie, um für Betriebe nutzbar zu sein. Damit entgehen KMU Chancen, an den neuen Materialien zu forschen und die technologische Transformation mitzugestalten.

Im Strategischen Projekt „INSIGHT“ arbeitete das ZFE an einer Vereinfachung der Methoden zur Materialcharakterisierung und macht via Automatisierung erstmals auch kollaborative Forschung auf Distanz für kleine und mittlere Betriebe möglich. Schließlich haben hybride Arbeitsweisen in den letzten Jahren in rasantem Tempo Einzug in unseren Alltag gehalten. Mittels „Joint Online Microscopy“ können Kunden künftig an elektronenmikroskopischen Untersuchungen virtuell teilnehmen. Das erlaubt eine optimale Abstimmung, stellt höchste Qualität sicher und führt zugleich zur Einsparung von Kosten und Zeit.

Bereits im Jahr 2020 hat das ZFE im Strategischen ACR-Projekt „TIMELY“ mit dem Aufbau und der Installation einer Streaming-Plattform der Firma Kapsch AG begonnen, die mit Komponenten der Firma Cisco und einem Webex-Interface eine direkte Schnittstelle zwischen einem Mikroskop und einer Videokonferenz ermöglicht. Im Folgeprojekt „INSIGHT“ ist es nun gelungen, alle Mikroskope mit der Vernetzung der TEM (Transmissions-Elektronen-Mikroskopie)-Systeme vollständig zu integrieren. Damit sind nun komplexe und korrelative Untersuchungsabläufe in gemeinsamen virtuellen Sitzungen möglich.

„Joint Online Microscopy-Sitzungen bedeuten im Alltag eine massive Vereinfachung vieler Messabläufe und vertiefen gleichzeitig den Kontakt mit unseren Projektpartnern und Kunden. Diese können damit viel öfter direkt an Messungen teilnehmen und so lassen sich auch schneller Ergebnisse erzielen.“

Bernhard Pelzl, Geschäftsführer des ZFE
a Frau am Mikroskop
b Frau vor vier Bildschirmen

Das Ergebnis der beiden Strategischen Projekte ist ein jederzeit einsetzbares Tool, das eine flexible und direkte Zuschaltung externer Partner in alle Mikroskop-Räume erlaubt. Erste Rückmeldungen sind durchwegs positiv: Die Partner schätzen die Zeitersparnis sowie den unkomplizierten Zugang und die Möglichkeit, noch vor dem Abschlussbericht der Experimente wesentliche Informationen zu erhalten.

Außer Zweifel steht, dass mit der zunehmenden Bedeutung komplexer Werkstoffe auch die hochauflösende Elektronenmikroskopie eine immer größere Rolle spielen wird. Sie vermag Strukturen bis hinunter zu einzelnen Atomen bzw. sogenannten Atomsäulen sichtbar zu machen. Und je besser Werkstoffe mit leichten Elementen charakterisiert werden können, desto vielfältiger sind auch die Entwicklungsmöglichkeiten. Geforscht wird im Projekt „INSIGHT“ mit Materialien aus verschiedenen Disziplinen: Das ACR-Institut ÖGI stellt spezielle Leichtmetall-Legierungen zur Verfügung und das CD-Labor für Festkörperbatterien lithiumbasierte Batterie-Materialien.

„INSIGHT“ macht für KMU nicht nur fortschrittliche Techniken der Transmissions-Elektronenmikroskopie zugänglich, sondern beschleunigt durch das gemeinsame Arbeiten auch Innovationen und trägt zum Kompetenzaufbau sowie zur Vernetzung von Forschungspartnern bei. Nicht zuletzt erweitert sich damit das Untersuchungsfeld in die Welt der leichten Elemente.