Du microcosme au monde atomique

Microscope électronique à balayage haute résolution (© TU Berlin/ZELMI)

ZELMI-Leiter Dr.-Ing. Dirk Berger (g.) et Dipl.-Ing. Jörg Nissen préparent une mesure sur la microsonde à électrons en acier au fer à émission de champ. Le cadre magnétique environnant empêche les perturbations qui pourraient dévier le faisceau d'électrons et fausser le résultat. (© TU Berlin/PR/Patricia Pätzold)

Sonde pour le faisceau d'électrons - Microsonde 2 (© TU Berlin/PR/Patricia Pätzold)

Cellules de sporange sous le microscope électronique à transmission (© TU Berlin/ZELMI)

Transmission électronique au microscope (© TU Berlin/ZELMI)

À l'été 2018, l'effondrement d'un pont autoroutier à quatre voies à Gênes a coûté la vie à des dizaines de personnes. On suspectait que l'eau, qui aurait pu s'infiltrer dans le revêtement en béton de l'armature en fer, ait provoqué la corrosion. Un problème matériel. Mais comment les chercheurs en matériaux, qui souhaitent à l'avenir prévenir de telles tragédies, obtiennent-ils des détails sur les propriétés des matériaux de construction et leur comportement face aux dommages ? Pour caractériser chimiquement et minéralogiquement les matériaux, les chercheurs de la TU Berlin utilisent, par exemple, l'un des dix microscopes électroniques d'une valeur de plusieurs millions d'euros, situés au ZELMI, l'unité centrale de microscopie électronique de l'université, qui a récemment fêté ses 40 ans.

Ernst Ruska a construit en 1931, à la TH Berlin, l'établissement précurseur de la TU Berlin, le premier microscope électronique, pour lequel il a reçu le prix Nobel en 1986. Aujourd'hui, les départements de recherche internes et externes, allant de la chimie aux matériaux en passant par la technologie des outils et des semi-conducteurs dans le domaine du nanomètre, utilisent la parc informatique moderne du ZELMI. Il s'agit de l'un des plus grands centres de microscopie électronique en Allemagne, dont l'âge moyen des appareils est de seulement cinq ans. Leur gamme va de la microscopie électronique à balayage, à la microanalyse par faisceau d'électrons, à la microscopie électronique en transmission, à la microscopie optique, jusqu'à des procédés de préparation complexes, de la métallographie au traitement par faisceaux d'ions focalisés. Le personnel permanent du ZELMI garantit une utilisation optimale des appareils et le transfert du savoir-faire. L'un des tournants décisifs dans le développement du ZELMI vers son importance actuelle a été l'acquisition du TEM (microscope électronique à transmission), qui permet une résolution au niveau des réseaux atomiques. Il a été financé par le fonds du cluster d'excellence TU « UniCat », qui se consacre à la recherche sur la catalyse. De nombreux autres domaines de recherche utilisant les services du ZELMI ont désormais investi leurs propres fonds. Le ZELMI offre également ses services à d'autres universités ou à des entités externes. Entre 5000 et 8000 heures d'utilisation sont ainsi réalisées.