Werkstoffe in der Nanowelt

Ein Festkolloquium an der Leibniz Universität Hannover ganz im Zeichen des Kleinen und seiner Erforschung: Das Institut für Werkstoffkunde (IW) feierte Anfang Juningemeinsam mit vielen Forschungspartnern die Inbetriebnahme eines neuen spektakulären Analysegeräts: des Zweistrahlsystems AURIGA der Firma Zeiss mit Feldemitter-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM) und Focused Ion Beam (FIB). Begrüßt wurden die Gäste vom Dekan der Fakultät für Maschinenbau, Professor Jörg Seume. Im Festvortrag unterstrich Professor Pedro Dolabella Portella von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, welche Bedeutung die Technik des fokussierten Ionenstrahls in der Werkstoffkunde hat.

Professor Hans Jürgen Maier, Leiter des IW, nahm die Zuhörer anschließend mit auf eine Reise von der realen Welt in die Nanowelt – und zurück. Dr. Peter Gnauck vertrat den Hersteller Zeiss und berichtete über die Fortschritte, die Rasterelektronenmikroskopie in die 3. Dimension zu überführen. Und Dr. Torsten Heidenblut, der das neue AURIGA im IW in den letzten Monaten betreut – sprich: aufgebaut, eingerichtet und justiert hat, zeigte, welche faszinierenden Möglichkeiten dieses neue REM birgt: Man kann damit wie mit einem drei Nanometer großen Skalpell beispielsweise Lamellen aus dem Material herauspräparieren – und dabei zusehen! Das ist der Vorteil des Zweistrahlsystems.

Viele Hochleistungswerkstoffe wie Magnesiumlegierungen, Hochtemperatur- oder Formgedächtnislegierungen verdanken ihre besonderen Eigenschaften Materialstrukturen, die im Bereich weniger Nanometer liegen. Die Werkstoffwissenschaftler am Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz Universität Hannover untersuchen, wie diese Materialstrukturen auf Nano- und Mikroebene zu makroskopischen Eigenschaften wie etwa Härte oder Umformvermögen führen.

Das FE-REM mit Zweistrahlsystem, das dem IW und dessen Leiter Professor Hans Jürgen Maier von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Land Niedersachsen für insgesamt 1,2 Millionen Euro bewilligt wurde, wird den Wissenschaftlern nun genau in dieser relevanten, wenige Nanometer umfassenden Größenordnung ganz neue Einblicke und sogar Eingriffe ermöglichen. Die Auflösung liegt mit 1,2 Nanometern nahe an der Grenze des Noch-Möglichen. Neue Erkenntnisse erhoffen sich die Wissenschaftler unter anderem in der Schadensanalyse - so ließe sich etwa aus einem haardünnen Draht eine Probe an genau der Stelle herauspräparieren, an der ein aufgetretener Fehler vermutet wird. Immer heißt das Ziel: die Materialstrukturen auf der Nanoebene mit dem erwünschten Verhalten, aber auch dem unerwarteten Versagen zusammenzubringen und die Abhängigkeiten zu verstehen. Dieses Verständnis wiederum hilft dabei, neue Materialien zu entwickeln, die noch hochfester, noch besser umformbar, noch temperaturbeständiger - oder eben alles zusammen sind.

http://www.iw.uni-hannover.de