Einsatzbereit: Neues Rastertransmissions-Elektronenmikroskop im Nano Imaging Lab

Die Mitarbeitenden des SNI Nano Imaging Labs (NI Lab) haben ein neues Rastertransmissions-Elektronenmikroskop (STEM) in Betrieb genommen, das durch seine hohe Auflösung und Vergrösserung besticht. Dr. Marcus Wyss bearbeitet bereits die ersten Forschungsprojekte mit dem neuen Gerät und freut sich auf weitere Herausforderungen und Aufgaben.

Marcus Wyss ist der Hauptansprechpartner für Kundinnen und Kunden aus ganz unterschiedlichen Bereichen bei Fragen und Anwendungen rund um das neue Rastertransmissions-Elektronenmikroskop.

Bereits im Herbst 2018 hatte eine Umfrage unter Arbeitsgruppen der Universität Basel ergeben, dass ein neues Rastertransmissions-Elektronenmikroskop (STEM) mit verbesserter Auflösung und Analysemöglichkeiten für einige Forschungsgruppen unerlässlich ist. Nach einigen kleinen und grösseren Problemen steht das neue Gerät der Firma Jeol jetzt im Keller des Pharmazentrums in einem eigens dafür umgebauten Raum bereit und erlaubt es dem NI Lab-Team hochaufgelöste Bilder von Nanostrukturen im Inneren dünner Proben sowie Materialanalysen durchzuführen.

Erste TEM-Bilder hat Marcus Wyss von TiO2 Nanopartikeln gemacht. Bereits im Ruhebildmodus lässt sich die Kristallstruktur der Partikel mit unterschiedlicher Ausrichtung erkennen, im Rastermodus ist die Auflösung noch besser.

Atomare Auflösung
Das neue TEM/STEM kann in zwei verschiedenen Modi messen. Zum einen im Ruhebildmodus mit einem feststehenden Elektronenstrahl. Zum anderen im Rastermodus, bei dem ein sehr dünner Elektronenstrahl die Probe Punkt für Punkt abrastert. Das Gerät verfügt über eine sogenannte Cold Field Emission Gun, welche eine hohe Auflösung ermöglicht.

Mit dem neuen Gerät lassen sich Objekte bis zu eine Million Mal vergrössern, sodass einzelne Atome zu erkennen sind. Die Auflösungsgrenze des Geräts liegt dabei bei 0.19 Nanometern. Die exzellente Auflösung des neuen STEMs erlaubt beispielweise die Darstellung des Kristallgitters von Proben, sodass die Anordnung einzelner Atome zu erkennen ist. Die Forschenden können damit zum Beispiel die Grenzflächen von Substrukturen in Nanodrähten detailgenau untersuchen. Auch bei der Untersuchung von Diamantfehlstellen oder zweidimensionalen Materialien bietet das neue STEM breite Anwendungsbereiche. Dank einer im Mikroskop installierten EDX-Anlage können die Forschenden nicht nur Bilder der Proben generieren, sondern auch die chemische Zusammensetzung an den unterschiedlichen Punkten der Probe analysieren.

Kompletter Service
Zum Service des Nano Imaging Labs gehört dabei nicht nur die Probenanalyse und die Erstellung detailgenauer Bilder, sondern auch die gesamte Vorbereitung. Die Mitarbeitenden des NI Labs können Proben am FIB in allen Dimensionen hauchdünn zuschneiden, so dass sie anschliessend mit dem STEM untersucht werden können. Bei biologischen Proben ist vorab eine Einbettung in Harz erforderlich. Über eine Zusammenarbeit mit dem Bio EM-Lab kann dieser Teil der Probenvorbereitung ebenfalls übernommen werden.

Das STEM ist nun einsatzbereit und erste Forschungsgruppen der Universität Basel bereiten die ersten Proben vor. Industrieunternehmen aus der Region haben ebenfalls Interesse angemeldet und sind im Gespräch mit dem NI Lab.

Dr. Marcus Wyss, der im Sommer 2021 vom Team des Argovia-Professors Martino Poggio zum NI Lab-Team stiess, ist der Hauptansprechpartner rund um das neue Mikroskop. Er ist dabei sich tief in die Materie einzuarbeiten. Anfang nächsten Jahres wird er bei einem Besuch in den Niederlanden noch zusätzliche Tipps und Tricks für die STEM-Arbeit mit Nanodrähten von Fachleuten an der TU Eindhoven einholen. «Ich bin gespannt auf die unterschiedlichen Forschungsfragen, die wir mit dem neuen STEM bearbeiten werden und freue mich darauf unsere Kundinnen und Kunden aus ganz unterschiedlichen Bereichen bei ihren Analysen zu unterstützen», kommentiert Marcus Wyss.

Weitere Informationen:

Nano Imaging Lab SNI