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Elektronenmikroskopie - Prof. Dagmar Gerthsen

Elektronenmikroskopie - Prof. Dagmar Gerthsen
   

Als Leiterin des Laboratoriums für Elektronenmikroskopie kann die KIT-Expertin winzige Größen bis hin zu einzelnen Atomen beobachten und erläutern, welche Möglichkeiten diese Technologie bietet.

Das riesige Potenzial des winzig Kleinen

Prof. Dagmar Gerthsen, LEM
Prof. Dagmar Gerthsen, LEM

Wie wirken sich die Bedingungen bei der Herstellung eines Materials auf dessen Nanostruktur aus? Und welche Materialeigenschaften ergeben sich aus der jeweiligen Struktur? Das sind zwei zentrale Fragen, mit denen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM) am KIT beschäftigen.

Als Leiterin des LEM ist Professor Dagmar Gerthsen unter anderem für acht Elektronenmikroskope verantwortlich. Das leistungsstärkste davon ist vier Meter hoch, kostete rund 4,5 Millionen Euro und hat eine Auflösung von 0,07 Nanometern. Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter und ist etwa 50.000 Mal dünner als ein menschliches Haar. „Mit dieser Auflösung können wir ohne Weiteres einzelne Atome sichtbar machen,“ sagt Gerthsen. Die Einsatzgebiete der Elektronenmikroskopie sind so vielseitig wie die Nanowelt selbst: Rund 30 Institute aus den Bereichen Biologie, Chemie, Physik, Materialforschung und Produktionstechnik führen regelmäßig Messungen durch.

So untersuchen die Wissenschaftler beispielswese Materialien für Brennstoffzellen. Deren Ionenleitfähigkeit – und damit auch die Effizienz – nimmt mit zunehmender Betriebsdauer ab. Dieser als Degradation bezeichnete Effekt entsteht durch eine Umverteilung der Stoffkonzentration im heißen Material, wie die Wissenschaftler am LEM zeigen konnten. Mit diesem Wissen kann man die Zusammensetzung des Materials für Brennstoffzellen optimieren und deren Lebensdauer und Leistungsfähigkeit steigern.

In einem anderen Forschungsbereich beschäftigen sich Gerthsen und ihre Mitarbeiter mit Kohlenstofffaser/Kohlenstoffmatrix-Kompositwerkstoffen, einem Leichtbau-Material, das unter anderem bei modernen Fahrradrahmen verwendet wird. „Der Vorteil von Kohlenstoff-Kompositwerkstoffen ist ihr geringes Gewicht. Das könnte sie auch für Autokarosserien interessant machen, weil sich dank der Leichtigkeit auch der Energieverbrauch reduziert,“ erklärt Gerthsen. „Untersuchungen der Nanostruktur ermöglichen es uns, Festigkeit und Elastizität der Materialien für den gewünschten Einsatzbereich zu optimieren.“

Mithilfe der modernen Mikroskope können die Wissenschaftler ihre winzigen Forschungsobjekte nicht nur visuell erfassen, sondern auch deren chemische Zusammensetzung genau untersuchen. Auf diese Weise können sie die Zusammenhänge zwischen Nanostruktur, Chemie und den Eigenschaften eines Materials unter Einsatzbedingungen klären.

twn

 

Die Abteilung Presse stellt gerne den Kontakt zwischen Journalisten und Frau Prof. Dagmar Gerthsen her.

 

Fotonachweis:
Foto Elektronen: LEM, KIT
Foto Prof. Dagmar Gerthsen: Andrea Fabry