BMBF-Förderung für Röntgenmikrospektroskopie

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert im Rahmen der Verbundforschung fünf Projekte an der Naturwissenschaftlichen Fakultät aus der Neutronen- und Röntgenstrahlforschung. Eines der Projekte ist das Röntgenmikrospektroskop PolLux, das der Arbeitskreis von Prof. Dr. Rainer Fink, Physikalische Chemie II, gemeinsam mit dem Schweizer Paul Scherrer Institut betreibt.

„Wir wollen, dass universitäre Forschergruppen an der fortlaufenden Weiterentwicklung und Modernisierung von Forschungsinfrastrukturen beteiligt sind. Das gilt besonders für so herausragende Projekte wie die der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Die enge Zusammenarbeit mit Universitäten ist ein wesentlicher Innovationsmotor für Deutschland. Dies ist ein Alleinstellungsmerkmal der deutschen Forschung“, erklärt der Parlamentarische Staatssekretär Stefan Müller. „Die Vergabe von Projekten in der Verbundforschung ist ein hoch kompetitives Verfahren. Das erfolgreiche Abschneiden unserer Wissenschaftler beweist einmal mehr die hohe wissenschaftliche Expertise der FAU auf dem Gebiet der Forschung mit Neutronen und Röntgenstrahlung“, unterstreicht FAU-Präsident Prof. Dr. Joachim Hornegger den Erfolg.

An der FAU ist die Forschung in diesem Bereich bereits tief verankert und erstreckt sich über die Naturwissenschaftliche, Technische und Medizinische Fakultät. So bietet das Interdisziplinäre Zentrum für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik (CENEM), ein DFG-gefördertes Gerätezentrum, eine Plattform, um unter anderem Streumethoden in so unterschiedlichen Bereichen wie pharmazeutische Arzneistoffträgersysteme, dünne Filme für elektronische Anwendungen oder Charakterisierung von Nanostrukturen anzuwenden.

Das Projekt: mikroskopische Röntgenuntersuchungen im Nanobereich

Bereits seit 2008 betreibt die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rainer Fink in Kooperation mit dem Paul Scherrer Institut das Röntgenmikrospektroskop PolLux an der Schweizer Synchrotronstrahlungsquelle Swiss Light Source (SLS). Hier fokussieren die Wissenschaftler Röntgenstrahlen durch spezielle Optiken so stark, dass Objekte mit einer gegenüber der herkömmlichen Lichtmikroskopie zehnfach höheren Auflösung abgebildet werden.

Als Optiken dienen sogenannte Fresnel-Zonenplatten, die aus ringförmigen Metallstrukturen bestehen und die Beugung von Röntgenstrahlen auf einen winzigen Fokuspunkt (ähnlich wie bei einem Brennglas) erlauben. Durch solche Optiken lassen sich nicht nur Form und Beschaffenheit der Objekte abbilden, mit der Röntgenspektroskopie können auch Elemente analysiert und die elektronischen Eigenschaften erfasst werden. Mit Hilfe dieser Daten können die Wissenschaftler zum einen Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften ziehen. Zum anderen können sie sehen, wie strukturelle und chemische Eigenschaften verknüpft sind, beispielsweise in Bauteilen der molekularen Elektronik, Polymermischungen und in Arzneimitteln.

Ziel von Professor Fink und seinem Team ist es nun, die Röntgenoptiken so zu verbessern, dass die Auflösung an die Grenzen des derzeit technologisch Machbaren reicht – also Auflösungen unter 10 Nanometern, was in etwa 1/6000 des Durchmessers eines Menschenhaares entspricht. Durch die Kombination der extrem hochauflösenden mikroskopischen Abbildung mit einer spektroskopischen Sonde kann der chemische Zustand auf kleinsten Längenskalen nachgewiesen werden, der bei anderen Sonden der Materialforschung meist verborgen bleibt.

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