Methoden-Mix am Elektronenmikroskop für neue Wege der Materialforschung

18.09.2015 - Österreich

Die Grazer Physikerin Angelina Orthacker ebnet neue Wege in der Materialforschung: Im Rahmen ihrer Dissertation an der TU Graz arbeitet sie an der Verknüpfung der elektronenmikroskopischen Methoden Tomografie und Spektroskopie. Damit will die Forscherin einen dreidimensionalen Blick sowohl auf die Nanostruktur als auch auf die chemische Zusammensetzung von neuartigen Materialien ermöglichen –ein Meilenstein in der Materialphysik. Orthacker wurde nun mit dem „Presidential Scholar Award“ der amerikanischen Mikroskopie-Gesellschaft ausgezeichnet.

Ob in der Flugzeugindustrie oder in der Medizintechnik: maßgeschneiderte Materialien und Werkstoffe sind vielerorts gefragt. „Bevor wir ein Material mit den perfekten Eigenschaften für bestimmte Anwendungen herstellen können, müssen wir die chemische und die strukturelle Zusammensetzung im Nanobereich kennen und verstehen“, erklärt Angelina Orthacker, Physikerin an der TU Graz. In ihrer Dissertation am Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik, betreut von Gerald Kothleitner und in Zusammenarbeit mit Georg Haberfehlner, geht sie der Frage nach: Wie lässt sich darstellen, wo in einem Material welche chemischen Elemente in welchen Mengen vorhanden sind?

Kombi-Methode für vollständige 3D-Modelle

Die Materialforschung ist hier schon sehr weit: Tomographische und mikroskopische Methoden liefern dreidimensionale Informationen von Materialstrukturen auf Nanometerebene bis ins atomare Detail. Ergänzend dazu zeigt die Spektroskopie, welche chemischen Elemente in der Materialprobe vorhanden sind. Angelina Orthacker will nun beides gleichzeitig: „Unser Ziel ist es, diese beiden Techniken zusammenzuführen. Welche chemischen Bauteile sind wo und in welchen Mengen und Anordnungen zu finden? Wenn wir diese Frage mit einem vollständigen 3D-Modell beantworten können, sind wir dem anwendungsspezifisch ideal designten Material einen großen Schritt näher“.

„Werkzeug“ Elektronenmikroskop

Das wichtigste „Werkzeug“ ihrer Forschungsarbeit ist das ASTEM, eines der weltweit leistungsfähigsten analytischen Elektronenmikroskope der Welt. Das Transmissions-Elektronenmikroskop steht am Zentrum für Elektronenmikroskopie Graz, kurz ZFE, mit dem die TU Graz eng kooperiert. Auch die Materialproben, die Angelina Orthacker mit kombinierten Analysemethoden untersucht, kommen von der TU Graz: „Ein Team am Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik entwickelt derzeit eine Aluminium-Magnesium-Legierung – ein Material, das besonders leicht und stabil und daher sehr interessant für die Flugzeugindustrie ist. Mit dem analytischen Methoden-Mix lässt sich herausfinden, dank welcher Nanostrukturen das Material so stabil ist“, schildert die Physikerin.

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