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Volumetric Scanning Microwave Microscopy Analytical and Research Tool for Nanotechnology

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Die Abbildung von Materialien im Nanobereich

EU-finanzierte Forscher haben ein neues Werkzeug für die zerstörungsfreie 3D-Bildgebung im Nanomaßstab von Strukturen unter der Oberfläche von zahlreichen Materialien entwickelt, die Anwendungen unter anderem in den Biowissenschaften und der Photovoltaik finden sollen.

Industrielle Technologien

In den letzten Jahren ist eine Vielzahl von Mikroskopietechniken entstanden, mit denen sich wichtige Eigenschaften von dünnen dielektrischen Schichten im Nanomaßstab messen lassen. Mittels elektrostatischer Kraftmikroskopie, Rasterkapazitätsmikroskopie und Mikrowellenrastermikroskop kann die Dielektrizitätskonstante von Oxiden und Polymerfolien sowie von Biomembranen ermittelt werden. Das neue volumetrische Mikrowellenrastermikroskop (VSMM) kann Dielektrizitätszahl, Leitfähigkeit und Widerstand mit nanoskaliger Auflösung messen. Dieses im Rahmen des EU-geförderten Projekts V-SMMART NANO (Volumetric scanning microwave microscopy analytical and research tool for nanotechnology) entwickelte Mikroskop kann die 3D-Struktur unter der Oberfläche von Materialien in situ untersuchen. Das Konsortium, das VSMM entwickelt hat, bestand aus drei kleinen und mittleren Unternehmen, einem Forschungs- und Technologieentwicklungsunternehmen und drei Forschungsinstituten. Die Partner von V-SMMART NANO bündelten ihr weltweit führendes Know-how, um dieses innovative Instrument Wirklichkeit werden zu lassen und es auf den Markt zu bringen. Die Unfähigkeit, die räumliche Verteilung von elektromagnetischen Eigenschaften abzubilden, war lange ein zentrales Hindernis für die adäquate Charakterisierung von Materialien in zahlreichen Gebieten. Die neue Mikroskopplattform verspricht ein noch nie dagewesenes 3D-Bild von lokalen Eigenschaften von realen Systemen, unter anderem von der Arzneimittelaufnahme in biologischen Zellen und Trap-Mechanismen in Solarzellen. Fortschrittliche Methoden zur Kalibrierung und Bestimmung der Rückverfolgbarkeit wurden ebenfalls entwickelt, um sicherzustellen, dass die VSMM-Messungen quantitativ aussagekräftig sind und die bestmögliche Genauigkeit bieten. Das Gerät basiert auf der Cantilever-Technologie aus der Rastersondenmikroskopie (SPM), so dass es auch mit anderen SPM-basierten Tools kompatibel ist. Diese einzigartigen Eigenschaften ermöglichen eine multiphysikalische Materialcharakterisierung im Nanobereich. Durch die Einführung des VSMM ist die EU führend bei der Entwicklung von Werkzeugen der nächsten Generation für die hochauflösende 3D-Bildgebung von Materialien im Nanobereich. Die Technologie von V-SMMART NANO zur Messung der räumlichen Verteilung der elektromagnetischen Eigenschaften von Materialien ist nicht nur unter kommerziellen Instrumenten einzigartig, sondern war bislang auch bei Laborausrüstungen nicht zu finden. Die Fähigkeit des VSMM, Strukturen unter der Oberfläche und elektromagnetische Eigenschaften von Materialien zu untersuchen, wird wichtige Entwicklungen in Bereichen wie etwa Live Science und Photovoltaik fördern. Es wird das grundlegende Verständnis und die Entdeckung von Materialien fördern, die die Grundlagen für die nächste Generation von Nanomaterialien bilden können. Weitere Informationen finden Sie in diesem Projektvideo.

Schlüsselbegriffe

Nanomaßstab, Bildgebung, Mikroskopie, Dielektrikum, volumetrisches Mikrowellenrastermikroskop, V-SMMART NANO

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