Niederspannungstransmissionselektronenmikroskopie

Super-Mikroskop "Salve" an seinem Bestimmungsort angekommen

Das millionen- und tonnenschwere, zweifach fehlerkorrigierte Niederspannungs-Transmissionselektronenmikroskop ist an seinem Bestimmungsort an der Universität Ulm angekommen. Das Hightech-Gerät ist mit einem speziellen elektronenoptischen Korrektor ausgerüstet und ist weltweit das erste und einzige seiner Art. Es ermöglichst völlig neue Einblicke in die Welt der Atome und macht es sogar möglich, strahlempfindliche Materialien wie 2D-Materialien und Biomoleküle mit nie gekannter Präzision zu untersuchen.

Salve-Projektleiterin Professorin Ute Kaiser (Uni Ulm) und Projektpartner Professor Maximilian Haider (Ceos) helfen mit einem Akkuschrauber beim Auspacken der Mikroskopteile. (Bild: Andreas Brücken)

Sieben Jahre und 10,6 Millionen Euro hat es für die Entwicklung und Konstruktion des vier Meter hohen und tonnenschweren Gerätes gebraucht. Und jetzt ist es da! Das Salve-Mikroskop ist das erste und bislang einzige Niederspannungs-Transmissionselektronenmikroskop (TEM) mit zweifacher Bildfehlerkorrektur weltweit. „Diese Technologie macht es möglich, nicht nur einzelne Atome sichtbar zu machen, sondern auch deren Bewegungen und Interaktionen mit nie gekannter Präzision zu erfassen. Damit können auch strahlempfindliche Materialien wie Biomoleküle oder ultradünne Materialien elektronenmikroskopisch untersucht werden“, erklärt Salve-Projektleiterin Professorin Ute Kaiser. Die Physikerin leitet die Abteilung Materialwissenschaftliche Elektronenmikroskopie an der Universität Ulm.

Wissenschaftler bei Einstellarbeiten am Gerät im April 2016 in Heidelberg (Bild: Heiko Grandel)

Die Abkürzung Salve steht für „Sub-Ångström Low Voltage Electron microscopy“ und ist das Akronym für eine seit 2009 laufende Forschungsinitiative der Universität Ulm zur Entwicklung einer besonders materialschonenden Technologie zur atomar auflösenden elektronenmikroskopischen Abbildung. Seit der Fertigstellung des Gerätes im April letzten Jahres stand es bei der Heidelberger Firma Ceos, die wie der Mikroskophersteller Fei zu den Projektpartnern der Universität gehört, und das elektronenoptische Korrektorsystem entwickelt hat. Von Heidelberg aus wurde das Salve-Mikroskop nun von einer Spezialspedition über Stuttgart zu seinem neuen Domizil auf den Oberen Eselsberg gebracht.

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In unmittelbarer Nähe zum Oberberghof steht das pünktlich zum Umzug fertig gestellte neue Mikroskopgebäude. Das zweistöckige Betongebäude, über dessen Eingang in großen Lettern das Wort Salve prangt, erscheint von außen recht unscheinbar, hat es aber in sich. Denn für den einwandfreien Betrieb des Super-Mikroskops muss der in nur eineinhalb Jahren erstellte Zweckbau höchste Anforderungen erfüllen.

Haus-in-Haus-Konstruktion schützt vor Erschütterungen
Elektronenmikroskope wie Salve, zu dem sich später noch das Titan-Mikroskop der Uni gesellen wird, müssen erschütterungsfrei aufgestellt sein, und das abgeschirmt von störenden Magnetfeldern in einer temperaturstabilen Umgebung. Die beiden TEM-Räume sind elastisch gelagert und haben, was ihre Schallabsorption betrifft, sogar Tonstudioqualität. Das 3,85 Millionen Euro teure Gebäude ist zudem abgeschirmt gegen elektromagnetische Außenstrahlung und zusätzlich ausgestattet mit einer sogenannten Magnetfeldkompensationsanlage. Mit der besonderen „Haus in Haus“-Konstruktion und dem aktiv gelagerten Sonderfundament bietet das neue Mikroskopgebäude einen besonderen Schutz vor Erschütterungen. Da der Neubau aufgrund des Straßenbahnbaus erst notwendig wurde, übernehmen die Stadtwerke Ulm (SWU) 44 Prozent der Gesamtkosten. Die restlichen 56 Prozent teilen sich die Universität Ulm und das Land Baden-Württemberg im Verhältnis zwei zu eins.

Bis das Mikroskop fertig aufgebaut und in Betrieb genommen werden kann, wird es noch eine Weile dauern. Solange müssen sich die Wissenschaftler wohl noch gedulden, bis sie – nun endlich in Ulm –mit ihren materialwissenschaftlichen Forschungen am Salve-Gerät fortfahren können. Die Forscher untersuchen damit nicht nur neuartige 2D-Materialien, sondern auch Biomoleküle und Hybrid-Materialen. Ob in den Material- oder Quantenwissenschaften, der Batterieforschung oder der Molekularbiologie – das Salve-Mikroskop wird ihnen einzigartige Einblicke in die Welt der Atome verschaffen. Gefördert wurden Entwicklung und Bau des zweifach fehlerkorrigierten Niederspannungs-TEM übrigens von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Land Baden-Württemberg und der Carl Zeiss Stiftung.

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