Das Ernst-Ruska-Zentrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen ( ER-C ) ist ein Institut auf dem Campus des Forschungszentrums Jülich und gehört zur Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren . Es gliedert sich in drei Abteilungen: „ Physik nanoskaliger Systeme “, „ Materialwissenschaft und Technologie “ und „ Strukturbiologie “.

Die Hauptaufgaben des ER-C bestehen in der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Elektronenmikroskopie, wobei der Schwerpunkt auf der Methodenentwicklung und den Anwendungen der hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) und der Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) in Physik, Chemie und Biologie liegt.

Geschichte

Als Kompetenzplattform wurde das ER-C am 27. Januar 2004 durch einen Vertrag zwischen dem Vorsitzenden des Forschungszentrums Jülich, Joachim Treusch, und dem Rektor der RWTH Aachen, Burkhard Rauhut, gegründet. [ 1 ] Die Einweihung fand am 18. Mai 2006 in Anwesenheit von Mitgliedern der Familie Ernst Ruska sowie Vertretern der internationalen Elektronenmikroskopie-Community statt. [ 2 ] Am 1. Januar 2017 wurde das ER-C zu einem eigenständigen wissenschaftlichen Institut im Forschungszentrum Jülich. Aktuell expandiert das ER-C im Rahmen der Roadmap Forschungsinfrastruktur des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) unter der Bezeichnung ER-C 2.0. Damit schafft das ER-C Anreize für Unternehmen, die sich mit neuen Materialien und Technologien befassen, sich im Rheinischen Bergbaugebiet anzusiedeln und zur Entwicklung einer Kompetenzregion für innovative Materialtechnologien und letztlich zum Gelingen des Strukturwandels beizutragen.

Instrumentelle Ressourcen

Der am 29. September 2011 eingeweihte Laboranbau des ER-C beherbergt das PICO sowie vier weitere Elektronenmikroskope.

Das ER-C entwickelt neue Methoden und Technologien im Bereich der Elektronenmikroskopie mit besonderem Fokus auf hochauflösende Verfahren zur Untersuchung von Festkörpermaterialien, weichen Materialien und biologischen Systemen. Das ER-C verfügt über konventionelle und hochmoderne Elektronenmikroskope, von Standard-Rasterelektronenmikroskopen bis hin zu hochspezialisierten, aberrationskorrigierten Instrumenten, die Bildgebung und Spektroskopie mit Sub-Ångström-Auflösung [ 3 ] sowie quantitative Messungen von elektromagnetischen Feldverteilungen mittels Phasenkontrastverfahren wie Off-Axis-Elektronenholographie und 4D-STEM ermöglichen. Das ER-C betreibt derzeit sieben aberrationskorrigierte Instrumente. [ 4 ]

Am 29. Februar 2012 nahm das ER-C das erste chromatische Aberrationskorrigierte Transmissionselektronenmikroskop Europas in Betrieb, das die Bezeichnung „PICO“ trägt und atomare Positionen in Materialien mit einer Ortsauflösung von 50 Pikometern und einer Präzision von nahezu 1 Pikometer darstellen kann. [ 5 ] Es ist außerdem mit einem Monochromator, einem Elektronen-Biprisma, einem Elektronenenergieverlustspektrometer und einem direkten Elektronenzähldetektor ausgestattet.

In-situ- und quantitative Messungen elektromagnetischer Felder können mit einem sphärisch aberrationskorrigierten Transmissionselektronenmikroskop durchgeführt werden, das mit einem großen (11 mm) Objektivpolstückspalt, einem Doppelbiprismensystem und einem direkten Elektronenzähldetektor ausgestattet ist. Dasselbe Mikroskop wird für die laufende Instrumentenentwicklung eingesetzt, darunter Probentransfer im Ultrahochvakuum, Laserbeleuchtung, In-situ-Magnetisierung und Tieftemperaturexperimente.

Kürzlich wurde die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) mit modernsten Kryo-Mikroskopen zu einem integralen Bestandteil des Ernst-Ruska-Zentrums: 300 kV Titan Krios G4 (in Betrieb seit Sommer 2021) und 200 kV Talos Arctica mit Gatan Bioquantum K3-Detektoren. [ 6 ]

Forschungsprogramme

FEI Titan 50-300 PICO Elektronenmikroskop
Das FEI Titan 50-300 PICO ist ein doppelt sphärisch und chromatisch aberrationskorrigiertes (S)TEM mit Monochromator, zwei Elektronen-Biprismen und einem direkten Elektronendetektor nach einem Nachsäulen-Energiefilter. Es ermöglicht eine Ortsauflösung von unter 50 pm sowohl im TEM- als auch im STEM-Modus.

Referenzen

  1. ^ „Forschungszentrum Jülich – Pressemitteilungen – Imaging the World of Atoms“ . www.fz-juelich.de . Abgerufen am 22.03.2021 .
  2. ^ "Forschungszentrum Jülich – Pressemitteilungen – Atome mit den Augen von TITANEN betrachten" . www.fz-juelich.de . Abgerufen am 22.03.2021 .
  3. ^ "Forschungszentrum Jülich – Pressemitteilungen – Arbeitsbeginn für Labor für das leistungsstärkste Mikroskop der Welt" . www.fz-juelich.de . Abgerufen am 22.03.2021 .
  4. ^ „Forschungszentrum Jülich – Ernst Ruska-Zentrum für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER‑C)“ . www.fz-juelich.de . Abgerufen am 22.03.2021 .
  5. Pressemitteilung : Elektronenmikroskopie erreicht den Pikometerbereich
  6. ^ „Forschungszentrum Jülich – Strukturbiologie (ER-C-3)“ . www.fz-juelich.de . Abgerufen am 22.03.2021 .