Van de microkosmos tot de atomaire wereld

Hoge-resolutie rasterelektronenmicroscoop (© TU Berlin/ZELMI)

ZELMI-Leiter Dr.-Ing. Dirk Berger (l.) und Dipl.-Ing. Jörg Nissen bereiden een meting voor aan de veldemissies-elektronenstaalmikroscoop. Het omliggende magnetische veldframe voorkomt storingen die de elektronenstraal kunnen afleiden en het resultaat kunnen vervalsen. (© TU Berlin/PR/Patricia Pätzold)

Proef voor de elektronenstraal-mikroscoop 2 (© TU Berlin/PR/Patricia Pätzold)

Spoorenzellen onder de raster-elektronenmicroscoop (© TU Berlin/ZELMI)

Transmissie-elektronenmicroscoop (© TU Berlin/ZELMI)

In de zomer van 2018 veroorzaakte het instorten van een vierbaans snelwegbrug in Genua de dood van tientallen mensen. Water, zo werd vermoed, had mogelijk in de betonnen omhulling van de wapening kunnen doordringen en tot corrosie hebben geleid. Een materiaalprobleem. Maar hoe kunnen bouwstofonderzoekers, die in de toekomst zulke rampen willen voorkomen, details over de eigenschappen van bouwmaterialen en hun schadelijk gedrag achterhalen? Om materiaal chemisch-mineralogisch te karakteriseren, gebruiken de onderzoekers van de TU Berlijn bijvoorbeeld een van de tien miljoen euro kostende elektronenmicroscopen in de ZELMI, de centrale faciliteit voor elektronenmicroscopie van de universiteit, die nu haar 40-jarig bestaan vierde.

Ernst Ruska bouwde in 1931 aan de TH Berlijn, de voorganger van de TU Berlijn, de eerste elektronenmicroscoop en ontving daarvoor in 1986 de Nobelprijs. Vandaag de dag maken interne en externe onderzoeksgebieden, van de scheikunde tot materialen en van gereedschaps- en halfgeleidertechnologie op nanometer-schaal, gebruik van het moderne apparaatpark van de ZELMI. Het is een van de grootste centra voor elektronenmicroscopie in Duitsland, met een gemiddelde leeftijd van slechts vijf jaar voor de apparatuur. Het aanbod varieert van rasterelektronenmicroscopie, elektronenstraal-micro-analyse, transmissie-elektronenmicroscopie, lichtmicroscopie tot uitgebreide preparatiemethoden van metallografie tot bewerking met gefocuste ionenstralen. Het vaste personeel van de ZELMI garandeert de optimale benutting van de apparaten en de overdracht van knowhow. Een van de beslissende keerpunten in de ontwikkeling van de ZELMI naar haar huidige betekenis was de aanschaf van de TEM (transmissie-elektronenmicroscoop), die een resolutie mogelijk maakt op het niveau van atomaire roosterlagen. Deze kon worden gefinancierd uit middelen van het TU-excellentiecluster "UniCat", dat zich bezighoudt met katalyseonderzoek. Veel andere onderzoeksgebieden die gebruik maken van de diensten van de ZELMI, hebben inmiddels eigen middelen geïnvesteerd. De ZELMI biedt haar diensten ook aan voor andere universiteiten of externen. Zo komen er jaarlijks tussen de 5000 en 8000 gebruiksuren samen.