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News from the Elite Graduate Programs

Beyond Bragg – Material characterization with electrons and X-rays

Im Rahmen eines Advanced Module des Elitestudienprogramms Macromolecular Science im Elitenetzwerk Bayern (ENB) nahmen wir im Zeitraum vom 04.04.2018 bis 06.04.2018 an einer Exkursion nach Berlin teil, um im Fritz-Haber-Institut bzw. dem Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie nähere Einblicke in die Materialcharakterisierung mit verschiedensten Techniken zu erlangen. Hierbei nahmen unter Leitung von Prof. Dr. Mirijam Zobel und Prof. Dr. Anna Schenk 16 Studierende des ENB aus verschiedenen Fachrichtungen teil.

Gruppenfoto vor dem Helmholtz-Zentrum

Blick auf die Messhütten am BESSY

Gemütliche Stimmung im Brauhaus

Mittwoch, 04.04.2018
Bevor die Gruppe die tatsächliche Fahrt nach Berlin antrat, wurden durch zwei Vorträge Grundlagen diverser Streutechniken vermittelt. Dabei wurde besonderer Wert auf die Wechselwirkungsmechanismen, die Erzeugung von Röntgenstrahlung im Synchrotron und die Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) gelegt.
Direkt im Anschluss an die Vorträge nahmen die Studierenden die Fahrt nach Berlin auf und kamen gegen 16:00 Uhr im Stadtteil Schöneberg an. Nach einer kurzen Erkundung der Umgebung lies ein gemeinsames Abendessen den Anreisetag ausklingen.

Donnerstag, 05.04.2018
Nach dem Frühstück begann der Tag um 8:30 Uhr an das Fritz-Haber-Institut (FHI). Auch hier standen vormittags Einführungsvorträge auf dem Programm.
Zunächst gab Dr. Thomas Lunkenbein (Group Leader der Elektronenmikroskopie Gruppe) einen Überblick über die spannende Historie des 1911 gegründeten FHI, an dem mehrere Nobelpreisträger (u.a. Gerhard Ertl, Ernst Ruska und James Franck) gewirkt haben. Im Anschluss gab er eine Einleitung in die Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM), gefolgt von einem Vortrag von Dr. Milivoj Plodinec über moderne Herangehensweisen in der Elektronenmikroskopie, wobei insbesondere die Möglichkeit zu in-situ Messungen betont wurde. Den letzten theoretischen Beitrag lieferte Dr. Axel Knop (Head of the group Electronic Structure) zur XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) und deren Nutzung zur Untersuchung von Katalyseprozessen.
Nach dem Mittagessen fanden Laborführungen in zwei Gruppen statt. Zunächst führte Herr Plodinec durch das hauseigene Museum, in dem u.a. einen Nachbau des ersten TEM von Ernst Ruska begutachtet werden konnte. Anschließend wurde Einblick in die Chemielabore geboten und die vielfältige Ausstattung des Instituts präsentiert.
Im zweiten Teil demonstrierte Dr. Lunkenbein die Arbeit an einem Transmissions-Elektronen-Mikroskop und diskutierte mit den Studierenden verschiedene Messungen. Anschließend ließen die Studierenden in einem Brauhaus im Stadtteil Kreuzberg den ereignisreichen Tag Revue passieren.

Freitag, 06.04.2018
Am letzten Tag in Berlin stand der Besuch des Helmholtz-Zentrums für Materialien und Energie in Berlin-Adlershof auf dem Programm, welches nach dem Check-out gegen 10:00 Uhr erreicht wurde. Hier wurden die Gruppe mit einem Einführungsvortrag über das Institut und den zugehörigen Elektronenspeicherring BESSY II zur Erzeugung von extrem brillanter Synchrotron-Strahlung begrüßt.
Im Anschluss erhielten die Studierenden eine Führung durch das BESSY, wo sie aus nächster Nähe die verschiedenen Messhütten begutachten konnten. Im Detail wurde die mü-Spot-Beamline, der neue EMILAnbau (Energy Materials In-Situ Laboratory), welcher gleichzeitigen Zugang zu weicher sowie harter Röntgenstrahlung ermöglicht, und eine EELS Beamline (Electron Energy Loss Spectroscopy) von verschiedenen Wissenschaftlern präsentiert. Gegen 14:00 Uhr trat die Gruppe schließlich die Heimreise nach Bayreuth an, wo wir um ca. 18:30 Uhr eintrafen.

Donnerstag, 24.05.2018
Der letzte Teil des Moduls beinhaltete die Besichtigung der hausinternen XPS- bzw. SAXS-Anlage. Dies ermöglichte einen Vergleich mit den in Berlin kennengelernten Messaufbauten. Ein deutlicher Unterschied liegt insbesondere in der höheren Brillanz des Röntgenstrahls am BESSY, welche dadurch wesentlich kürzere Messzeiten ermöglicht. Zum Abschluss des Moduls stellten die Teilnehmer in Kurzvorträgen vor, inwiefern Streumethoden für ihre eigene Forschung oder im Allgemeinen relevant sind.

Text und Fotos: Andrea Schuller, Moritz Heindl

veröffentlicht am