Ein kurzer Blick unter die Oberfläche
Alles im Universum besteht aus den (bis heute) 114 offiziell anerkannten Elementen des Periodensystems. Dazu gehören Nichtmetalle wie Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff, Metalle wie Aluminium oder Blei und auch andere Gruppen von Elementen. Diese Elemente, wie ihr Name schon sagt, bilden also die elementaren Bausteine der Moleküle, die aus zwei oder mehr Atomen des gleichen oder verschiedener Elemente bestehen. Zum Beispiel besteht Wasser (H2O) aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Viele Arten von Massenspektrometrie (MS) und Spektroskopie existieren, aber alle haben inhärente Fallstricke, wenn es um die Analyse fortgeschrittener Werkstoffe geht. Gaschromatographie und Flüssigchromatographie MS (GC / MS LC) sind auf Feststoffe nicht anwendbar. Die induktiv gekoppelte Plasma MS (ICP MS) gekoppelt mit Laserablation kann gasförmiger Elemente und Moleküle nicht messen. Andere Spektroskopie-Methoden zur Oberflächenanalyse sind langsam und kompliziert in der Verwendung. EU-finanzierte Forscher entwickelten im Rahmen des EMDPA-Projekts ein völlig neues gepulstes Hochfrequenz-Glimmentladungs-Flugzeitmassenspektrometer (radio frequency glow discharge time of flight, RF GD-TOF) zur Oberflächen- und Tiefenprofilierung von mehrschichtigen Materialien, die aus leitenden und nicht leitenden dünnen Schichten bestehen. Die Forscher stellten fest, dass optische Glimmentladungsspektroskopie (glow discharge optical emission spectroscopy , GD-OES) die gewünschte Analysegeschwindigkeit bietet, ihr aber die Empfindlichkeit und die Fähigkeit, gültige molekulare Informationen zu liefern, fehlen. Deshalb entwickelten die Forscher ein neuartiges GD-MS-System, das die Geschwindigkeit der GD-Spektroskopie mit der Empfindlichkeit und der molekularen Analyse-Fähigkeit von MS kombiniert, sodass eine Tiefenauflösung von fortgeschrittenen Materialien im Nanomaßstab möglich ist. Das neue RF GD-TOF MS bietet die volle Informationsbreite des Massenspektrums in jeder Tiefe und jedem Zeitrahmen und wird zweifellos ein sehr mächtiges Werkzeug für die Entwicklung moderner Materialien werden. Zu den Anwendungen gehören Korrosionswissenschaft, Solarzellenfertigung und molekulare Elektronik, um nur einige zu nennen. Die Kommerzialisierung der Projektergebnisse hat das Potenzial, die Entwicklung neuer Werkstoffe zu beschleunigen und zu verbessern, wodurch sich Vorteile für Forschung, Industrie und Verbraucher gleichermaßen ergeben.
