Dal microcosmo al mondo atomico

Microscopio elettronico a scansione ad alta risoluzione (© TU Berlin/ZELMI)

ZELMI-Leiter Dr.-Ing. Dirk Berger (a sinistra) e Dipl.-Ing. Jörg Nissen preparano una misurazione presso il microscopio a emissione di elettroni in acciaio microsonde. La cornice del campo magnetico circostante impedisce interferenze che potrebbero deviare il fascio di elettroni e falsare il risultato. (© TU Berlin/PR/Patricia Pätzold)

Sonda per il raggio elettronico - microsonda 2 (© TU Berlin/PR/Patricia Pätzold)

Cellule sporogene sotto il microscopio elettronico a scansione (© TU Berlin/ZELMI)

Trasmissione - Microscopio elettronico (© TU Berlin/ZELMI)

In estate 2018 il crollo di un ponte autostradale a quattro corsie a Genova ha causato la morte di decine di persone. Si ipotizzava che l'acqua potesse essere penetrata nell'involucro di cemento dell'armatura in ferro, portando alla corrosione. Un problema di materiale. Ma come fanno i ricercatori in materiali da scoprire i dettagli sulle proprietà dei materiali da costruzione e sul loro comportamento in caso di danno? Per caratterizzare chimico-mineralogicamente i materiali, i ricercatori dell'Università di Berlino, ad esempio, utilizzano uno dei dieci microscopi elettronici multimilionari del ZELMI, l'unità centrale di microscopia elettronica dell'università, che ha recentemente festeggiato il suo 40º anniversario.

Ernst Ruska costruì nel 1931 presso la TH Berlino, l'istituzione predecessore dell'Università di Berlino, il primo microscopio elettronico e ricevette nel 1986 il Premio Nobel per questa invenzione. Oggi, i settori di ricerca interni ed esterni, dalla chimica ai materiali fino alla tecnologia di utensili e semiconduttori nel campo del nanometro, utilizzano il moderno parco di strumenti del ZELMI. È uno dei più grandi centri di microscopia elettronica in Germania, con apparecchiature che hanno in media solo cinque anni di età. La loro offerta spazia dalla microscopia elettronica a scansione, all'analisi microelettronica a fascio di elettroni, alla microscopia a trasmissione, alla microscopia ottica, fino a complessi metodi di preparazione, dalla metallografia alla lavorazione con fasci di ioni focalizzati. Il personale permanente del ZELMI garantisce l'uso ottimale degli strumenti e il trasferimento delle competenze. Uno dei punti di svolta decisivi nello sviluppo del ZELMI verso la sua attuale importanza è stato l'acquisto del TEM (microscopio elettronico a trasmissione), che permette una risoluzione a livello di reticoli atomici. È stato finanziato con fondi del cluster di eccellenza TU "UniCat", che si occupa di ricerca sulla catalisi. Molti altri settori di ricerca, che usufruiscono dei servizi del ZELMI, hanno ormai investito fondi propri. Il ZELMI offre anche l'utilizzo ad altre università o enti esterni. Si raggiungono così tra le 5000 e le 8000 ore di utilizzo.