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WITec Paper Award 2016 für herausragende Publikationen

NanomaterialienCharakterisierung in biologischen Umgebungen

Nanomaterialien: Charakterisierung in biologischen Umgebungen

Das hyperspektrale Dunkelfeld-Mikroskop der Firma Cytoviva ermöglicht die Bildgebung und spektrale Charakterisierung einer großen Anzahl an Nanomaterialien, ohne dass eine fluoreszente Markierung oder zeitaufwändige Vorbereitung der Proben notwendig ist.

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Korrelative MikroskopieWITec Paper Award 2016 für herausragende Publikationen

Aus fast 100 Bewerbungen für den WITec Paper Award 2016 wählten die Juroren die besten drei Publikationen aus: Sie dokumentieren, wie sich mit Hilfe korrelativer Mikroskopie die Informationen über die chemische wie strukturelle Zusammensetzung eines Materials zu einem umfassenden Bild zusammenfügen.

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Paper Award 2016 in Gold

Der von der Firma WITec GmbH alljährlich verliehene Preis zeichnet herausragende wissenschaftliche Veröffentlichungen aus, sofern im Rahmen der experimentellen Arbeiten ein WITec-Gerät verwendet und die Arbeit im Jahr 2015 veröffentlicht wurde. Zu den Auswahlkriterien gehörten die Bedeutung der Arbeit für die Wissenschaft und die Originalität der verwendeten Techniken.

Der Paper Award in Gold geht an Admir Masic vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (Potsdam, Deutschland) und James Weaver von der Harvard Universität (Cambridge, USA) für die mikroskopische Analyse der Zähne des roten Seeigels. Dessen messerscharfe, extrem harte und lebenslang nachwachsende Beißwerkzeuge gelten seit Jahren als Modell für Biomineralisierung. Zur Analyse der molekularen und elementaren Zusammensetzung der Zähne setzten die Forscher konfokale Raman-Mikroskopie und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) ein. Die Rasterlelektronenmikroskopie (REM) verwendeten sie zur hochauflösenden Strukturdarstellung.

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Paper Award 2016 in Silber

Chemische und strukturelle Daten bzw. Bilder ließen sich perfekt korrelieren: Der härteste Teil der T-förmigen, aus Calciumcarbonat (Calcit) bestehenden Zähne enthält den höchsten Anteil Magnesium, während sich in ihrem Innersten am wenigsten Magnesium und vor allem organisches Material befindet. Sie schließen ihren Bericht mit dem Fazit: „Der korrelative Raman-SEM/EDX-Ansatz zeigt bemerkenswertes Potenzial für die Charakterisierung komplexen, biologischen Materials, er erlaubt die Erfassung komplementärer Informationen über strukturelle Komplexität, elementare Zusammensetzung und chemische Verbindungen. Ein „alles-in-einem“ Raman-SEM-Gerät könnte daher diese Vorgehensweise zur Methode der Wahl für die Hochdurchsatz-‚Synchrotron-freie‘ Charakterisierung biologischen Materials machen.“ Ein solches integriertes Mikroskop für Raman Imaging und Scanning Electron (RISE) Mikroskopie hat WITec bereits im Herbst 2014 auf den Markt gebracht.

Den Paper Award in Silber holten sich Fernando Rubio-Marcos, Adolfo Del Campo, Pascal Marchet und Jose Fernández vom Institut für Keramik (Madrid, Spanien). Sie analysierten Bariumtitanat (BaTiO3), ein ferroelektrisches Material, das vielfach in Elektrokeramiken verwendet wird, und fanden überraschend heraus, dass sich die Domänenwände des Materials durch polarisiertes Licht verändern lassen. Den Effekt wiesen sie durch Raman-Mikroskopie nach. Dieses durch Licht stimulierbare Verhalten könne technische verwendet werden, etwa zur Entwicklung von Datenspeichern, die sich berührungsfrei auslesen lassen, oder zur Entwicklung ferngesteuerter Piezoaktuaturen, glauben die Forscher.

Paper Award 2016 in Bronze

Der WITec Paper Award in Bronze geht an die Arbeitsgruppe von Jeongyong Kim von der Sungkyunkwan Universität (Südkorea) für den Nachweis winzigster Fehler in einzelnen Lagen von Molybdändisulfid (MoS2) mit Hilfe von konfokaler Raman-Mikroskopie, hochauflösender optischer Nahfeld-Mikroskopie (Scanning Optical Near-field Microscopy, SNOM) und Elektronenmikroskopie. Defekte lassen sich prinzipiell anhand ihrer Photolumineszenz aufspüren. Doch die kleinsten, nur 20 nm kleinen strukturellen Defekte ließen sich mit einem konventionellen, konfokalen Raman-Mikroskop nicht darstellen, dafür war ein WITec-SNOM nötig, mit dem man gleichzeitig hochauflösende optische wie auch Raman-Bilder aufnehmen kann. Dünnes MoS2 ist ein sogenanntes zweidimensionales Material mit den Eigenschaften eines Halbleiters. Da die optischen und elektrischen Eigenschaften von Halbleitern sehr von Defekten und Korngrenzen beeinträchtigt werden, ist deren Nachweis von großer Bedeutung.

Die Gewinner-Veröffentlichungen
Admir Masic und James Weaver: Large area sub-micron chemical imaging of magnesium in sea urchin teeth. Journal of Structural Biology 2015, 189: 269.

Fernando Rubio-Marcos, Adolfo Del Campo, Pascal Marchet und Jose F. Fernández: Ferrolectric domain wall motion induced by polarized light. Nature Communications 2015, 6: 6594.

Yongjun Lee, Seki park, Hyun Kim, Gang Hee Han, Young Hee Lee und Jeongyong Kim: Charakterization of the structural defects in CVD-grown monolayered MoS2 using near-field photoluminescence imaging. Nanoscale 2015, 7: 11909.

Paper Award 2017
Auch im nächsten Jahr wird es wieder einen WITec Paper Award für Arbeiten, die 2016 publiziert wurden, geben. WITec lädt Forscher aller Disziplinen, die mit WITec-Geräten arbeiten, ein, ihre Veröffentlichungen über papers@witec.de einzusenden.

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