Sara Freund erhält den Preis für die beste Masterarbeit im Jahr 2014

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Der zum zweiten Mal verliehene Preis für die beste Masterarbeit im Nanostudium der Universität Basel geht an Sara Freund. Die junge Französin, die in Strasbourg ihren Bachelor absolvierte und für das Masterstudium an die Universität Basel kam, untersuchte in der prämierten Arbeit den Einsatz eines neu entwickelten Nicht-Kontakt-Rasterkraftmikroskops.

Ein neues Mikroskop
Sara Freund kam im Februar 2014 in das Team von Professor Ernst Meyer, um ihre Masterarbeit zu schreiben. Sie sollte an dem von Dr. Gregor Fessler, einem ehemaligen Doktoranden in der Gruppe, entwickelten Nicht-Kontakt-Rasterkraftmikroskop (AFM) arbeiten. Fessler hatte das Mikroskop in den letzten Jahren entwickelt und erfolgreich Reibungsmessungen vorgenommen. Allerdings hatte bisher niemand das Mikroskop im Nicht-Kontakt-Modus betrieben, um Bilder von verschiedenen Oberflächen zu generieren.

Benzylammonium als Untersuchungsobjekt
Sara Freund setzte nun dieses neue bei Raumtemperatur arbeitende AFM ein, um die Oberfläche von Benzylammonium-Kristallen zu untersuchen. Diese organischen Verbindungen stammen aus einer Zusammenarbeit der Meyer-Gruppe mit Professor Decurtins von der Universität Bern. Benzylammonium (BNL) wurde bereits von Gregor Fessler genauer untersucht und zeichnet sich unter anderem durch seine anisotropen Eigenschaften aus. In BNL wirken also physikalische und chemische Kräfte in verschiedenen Richtungen des Raumes auf unterschiedliche Weise. Dies zeigt sich an der Oberfläche der Kristalle durch eine unterschiedliche Orientierung.

Schwieriger Anfang
Die atomare Abbildung von BNL gestaltete sich jedoch schwieriger als gedacht. Zunächst störten monatelang die Geräusche und Vibrationen im Haus die Messungen ­– bis schliesslich dämpfende Unterlagen angeschafft wurden. Dann bereitete die Aufbereitung der Probe Schwierigkeiten. Die herkömmliche Befestigung auf dem Probenhalter mit Kleber funktionierte beispielsweise nicht, da der Kleber beim Erhitzen auf die Probe lief. Erst als Sara ausprobierte – ähnlich wie bei der ersten Herstellung von Graphen – eine dünne Schicht von heissem BNL mit Hilfe von Tesafilm abzulösen, konnte sie die Proben so aufarbeiten, dass die Messungen im Ultrahochvakuum gelangen.

C60-Moleküle ordnen sich an
Nachdem Sara Freund erfolgreich Kristalle von BNL abbilden konnte, untersuchte sie, wie sich C60-Moleküle auf Benzylammonium anordnen. Sara konnte zeigen, dass auf BNL vergleichsweise kleine Inseln von C60-Molekülen gebildet werden – anders als auf Metallen oder ionischen Kristallen. Diese Inseln mit etwa 1000 – 2000 Molekülen haben entweder die Form eines Dreiecks oder eines Hexagons. Mit Hilfe der AFM-Spitze konnte Sara diese Formen auch verändern und aus Dreiecken Sechsecke machen und umgekehrt.

Atome sehen war ein Ziel
Saras Betreuer, Professor Ernst Meyer war von der Arbeit der 25-jährigen Französin aus Hegenheim sehr angetan: «Sara hat den Preis für die beste Masterarbeit wirklich verdient. Sie hat toll gearbeitet und sich durch anfängliche Schwierigkeiten nicht entmutigen lassen. Ihre Arbeit hat gezeigt, dass das neue Nicht-Kontakt-AFM bestens zur Untersuchung sensibler Proben geeignet ist.»

Sara Freund selbst ist ebenso Feuer und Flamme wie ihr Betreuer. Schon als sie während ihrer Schulzeit zum ersten Mal von Atomen und Molekülen hörte, wünschte sie sich, diese auch einmal zu sehen. So macht sie nun nach Abschluss ihres Nanostudiums gleich ohne Pause weiter. Bereits neun Tage vor ihrer Masterprüfung im Oktober 2014 begann sie ihre Doktorarbeit in der Gruppe von Ernst Meyer. Mit dem gleichen Mikroskop, das sie jedoch noch umbaut und verbessert, untersucht sie nun in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Ed Constable und Professor Catherine Housecroft Farbstoff-Solarzellen.

Übergang war hart und hat sich gelohnt
Sara Freund fühlt sich wohl an der Universität Basel und vor allem auch in ihrer Arbeitsgruppe. Sie freut sich auf die vor ihr liegende Zeit, die sie hier an ihrer Doktorarbeit arbeiten wird. Nie hat sie bereut, dass sie nach ihrem Physik-Bachelorstudium in Strasbourg zum Nano-Masterstudium nach Basel gekommen ist– obwohl das für sie einige Zusatzarbeit bedeutete. «In Strasbourg hatte ich nur wenig Chemie und gar kein Bio», erinnert sie sich. «Am Anfang war das also ganz schön hart, da ich nicht nur mein Masterstudium hier begonnen habe, sondern Blockkurse und andere Kurse aus dem Bachelorstudium nachholen musste. Aber ich habe gleich gemerkt, dass es mir mega-gut gefällt!» So forscht sie nun hoch motiviert weiter und ist noch immer begeistert davon, Atome und Moleküle zu sehen.