Elektronenmikroskopie und Analytik

Wissenschaftliche Facility

Unser Forschungsschwerpunkt ist die Kryo-Elektronenmikroskopie, mit der man biologische Proben im lebensnahen Zustand untersuchen kann.

Forschungsschwerpunkt

Wir beschäftigen uns mit hochauflösender und analytischer (Kryo-)Elektronenmikroskopie (EM) mit den Schwerpunkten Strukturaufklärung, Spektroskopie und Nanostrukturierung. Dabei erforschen wir sowohl biologische als auch materialwissenschaftliche Fragestellungen.

Wir untersuchen die Möglichkeiten, den Bildkontrast in Kryo-EM-Bildern unter Ausnutzung des Phasenkontrasts zu verbessern. Insbesondere in der Elektronentomographie limitiert der mangelnde Bildkontrast derzeit die Auflösung. Der Einsatz von Phasenkontrastsystemen ermöglicht es, den Kontrast um das zwei- bis dreifache zu verbessern.

In einem weiteren Projekt interessieren wir uns für die Charakterisierung sogenannter plasmonischer Moden in Metall-Nanostrukturen. Durch gezielte Strukturierung von Metallen im Nanometer-Bereich lassen sich effektive Metamaterialien erzeugen, die spektakuläre Phänomene wie einen negativen Brechungsindex aufweisen. Zurückzuführen sind diese Phänomene auf Oberflächen-Plasmonen, die durch das Licht angeregt werden. Mit Hilfe der Elektronen-Energieverlust-Spektroskopie (EELS) können wir die Nahfeld-Verteilung der verschiedenen Schwingungs-Moden räumlich und energetisch charakterisieren und nutzen dies für ein besseres Verständnis der grundlegenden Eigenschaften von Metamaterialien.

Weiterhin beschäftigen wir uns mit neuen Anwendungen für den Einsatz von Fokussierten Ionenstrahlen (FIB). Die Präparation von Kryo-Schnitten für die Elektronentomographie ist aufwändig und fehleranfällig. Wir versuchen, die Herstellung solcher Kryo-Schnitte mit Hilfe einer speziell ausgestatteten FIB zu erleichtern. Zudem beschäftigen wir uns mit der Präparation von diffraktiven Optiken für die Röntgenmikroskopie. Standardmäßig werden solche Optiken mit Hilfe der Elektronenstrahllithographie und anschließender elektrochemischer Abscheidung eines ausgewählten Materials hergestellt. Dabei ist man auf einige wenige Metalle beschränkt. Wir arbeiten an einem alternativen Ansatz, der sogenannten Ionenstrahllithographie. Dafür verwenden wir den Gallium-Ionenstrahl eines Focused Ion Beam-Mikroskops. Dieses Vorgehen erlaubt uns, beliebige Materialien direkt zu strukturieren. Auf diese Weise wird der Prozess vereinfacht und man kann mehr Materialien verwenden.