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Carbonate chemistry, carbon cycle and climate change (a multidisciplinary view)

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Genaue Erfassung der Borisotope in Foraminiferen

Der Zusammenhang zwischen dem sich ändernden ozeanischen Kohlenstoffkreislauf und deren Auswirkungen auf die Atmosphäre war Gegenstand umfassender Forschung. Das von der EU finanzierte 6C-Projekt hatte zum Ziel, die Anwendung eines neuen Massenspektrometers zu untersuchen, mit dem der Gehalt bestimmter Borisotope bestimmt werden kann. Hierdurch kann die Bedeutung des atmosphärischen CO2-Gehalts genauer erforscht werden.

Klimawandel und Umwelt icon Klimawandel und Umwelt

Anhand von Untersuchungen der Borisotope in Bohrkernen können die beobachteten Änderungen im atmosphärischen CO2-Gehalt während der Eiszeiten und den dazwischen liegenden wärmeren Perioden erklärt werden. Dies wiederum wird dabei helfen, natürliche Quellen und Senken von CO2 zu identifizieren. Mit dem Ziel, Spuren von Elementisotopen zu messen und die Methoden der numerischen Modellierung anwenden zu können, haben Projektpartner der Universität Münster im Rahmen einer Untersuchung von Bohrkernen den Gehalt verschiedener Borisotope in den Gehäusen von Foraminiferen (marine Urtierchen) gemessen. Um genaue Messungen des Isotopenverhältnisses durchführen zu können, hat das Team das Verfahren der Sekundär-Neutralteilchen-Massen-Spektrometrie unter Verwendung resonanter Laserstrahlung (r-Laser-SNMS) angewendet. Bei dem hier verwendeten Laser handelt es sich um einen energiereichen Ionenstrahl mit hoher Fokussierung (Durchmesser: 50nm), mit dem die Festkörperprobe beschossen wird. Dieser Laser kommt in Verbindung mit einem Laufzeitmassenspektrometer um Einsatz, um die zerstäubten Partikel zu analysieren. Da die Energiespektren von diskreten angeregten Zuständen für jedes Element einzigartig sind, sind Analysen mit der resonanten Mehrphotonen-Postimplatation (RMPI) bei der hochpräzisen Detektion von kleinsten Spuren bestimmter Elemente in komplexen Proben äußerst nützlich. Da mit der r-Laser-SNMS die Mehrzahl der zerstäubten elektrisch neutralen Boratome, die von den Oberflächeneigenschaften weniger beeinflusst wurden, ionisiert werden, führt dies zu genaueren Messungen. Eine der Innovationen im Rahmen dieser Studie bestand in der Optimierung der experimentellen Bedingungen, mit denen ein stetiger und hoher Fluss von Boratomen von der Calcitoberfläche des Gehäuses sichergestellt werden konnte. Um dies zu erreichen, wurden die r-Laser-SNMS-Analysen mit verschiedenen Borkonzentrationen unter verschiedenen Analysebedingungen durchgeführt. Um eine noch höhere Genauigkeit der Daten zu erreichen, könnten zusätzlich mehrere andere Modifikationen implementiert werden. Diese umfassten eine Erhöhung der Analysezeit und der Anzahl der Wiederholraten des Analysezyklus. Die Verwendung einer Hochstrom-Ionenkanone könnte zudem den primären Ionenstrom erhöhen. Die Vorteile des r-Lasers bestehen in einer ausgezeichneten Empfindlichkeit, Effizienz und Selektivität in Kombination mit einer reduzierten Fraktionierung und reduzierten Matrixeffekten. Die Integrierung der RMPI in den Laufzeitmassenspektrometer ermöglicht zudem Abbildung von Nanostrukturen, wo kleinste Spuren von Elementen durch die r-Laser-SNMS detektiert und quantifiziert werden können. Die auf diesem Gebiet gemachten Fortschritte können auch in anderen Bereichen wie der Biomedizin, der Geologie und der Chemie verwendet werden. Die Technologie kann überall dort angewendet werden, wo Analysen und Untersuchungen im Nanometerbereich erforderlich sind.

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