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Weltneuheit: temperaturvariables Rasterkraftmikroskop

09.06.1998 - (idw) Universität Hamburg

Neuartige Kombination von Rasterkraftmikroskopie und
Kryotechnologie / Kooperation Uni Hamburg - Beiersdorf

Immer detailliertere Kenntnisse über den Aufbau und die
Wirkungen von Produkten des täglichen Bedarfs sind er-
forderlich, um diese zu verbessern und den Nutzen für
den Verbraucher zu erhöhen. Um wasserhaltige bzw. bio-
logische und/oder zähflüssige Proben naturnah zu unter-
suchen, ist eine gezielte Anwendung von Kryo-Präpara-
tionstechniken unumgänglich. Durch eine neuartige Kom-
bination von Rasterkraftmikroskopie und Kryo-Techno-
logie (Kryo=Kälte) hofft die Beiersdorf AG in Hamburg
neue Erkenntnisse über die Schutzwirkung von Lichtfil-
tern, Ursachen der Hautalterung, Auswirkungen verschie-
dener Haarbehandlungsmethoden sowie über Aufbau und
Wirkung von Emulsionen zu erzielen. Auf dem Sektor der
Klebetechnologie werden ebenfalls neue Erkenntnisse
erwartet, zum Beispiel zur Homogenität von Klebmassen
oder zur Optimierung von Klebeigenschaften.

Für den genannten Einsatzzweck entwickeln im Rahmen
eines vom Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft,
Forschung und Technologie geförderten Projekts Jens
Müller und Dr. Udo Schwarz aus der Gruppe von Prof. Dr.
Roland Wiesendanger vom Institut für Angewandte Physik
der Universität Hamburg ein maßgeschneidertes Raster-
kraftmikroskop (RKM), das gleich m e h r e r e
w e l t w e i t e i n z i g a r t i g e B e s o n-
d e r h e i t e n aufweist: Es ist nicht nur das ein-
zige Gerät, das - auf einem Durchflußkryostat basie-
rend - im Ultrahochvakuum einen Proben- und Messsonden-
wechsel am selben Ort und volle Temperaturvariabilität
von 100 Kelvin bis zur Raumtemperatur bietet; das
Design ermöglicht es auch, dank eines ausgeklügelten
Probentransfer- und Präparationsmechanismus' schockge-
frorene Proben in kaltem Zustand zwischen dem Kryo-RKM
und dem in der Zentralanalytik von Beiersdorf verwende-
ten Kryo-Transmissionselektronenmikroskop (Kryo-TEM)
und dem Kryo-Rasterelektronenmikroskop (Kryo-REM)auszu-
tauschen, wodurch erstmals einander ergänzende Unter-
suchungen der zueinander komplementären Methoden Kryo-
RKM, Kryo-TEM und Kryo-REM möglich werden. (Beim Raster-
kraftmikroskop handelt es sich um ein Mikroskop, bei
dem eine Sondenspitze eine Oberfläche abtastet, vergleichbar mit der Nadelspitze eines Plattenspielers,
und die Kraftwechselwirkung zwischen Spitze und Proben-
oberfläche ausübt, so daß Erkenntnisse über die lokalen
mechanischen (elastischen oder Härte-) Eigenschaften der
Probe gewonnen werden können. Das Elektronenmikroskop
hat keine Sondenspitze, sondern eine Elektronenquelle,
die Elektronen liefert, mit deren Hilfe die Proben ent-
weder durchstrahlt (Transmissionselektronenmikroskop)
oder durch Messungen der Elektronen in Reflexion
(Rasterelektronenmikroskop)untersucht werden können.)

Als typische Anwendung aus der Kosmetiksparte von
Beiersdorf soll das neuentwickelte Kryo-RKM weitergehen-
de Informationen über die Wechselwirkungen zwischen
Emulsionen (Cremes, Body Lotions usw.) und der Haut
liefern. Von besonderem Interesse sind dabei genaue In-
formationen über das Phasenverhalten von Emulsionen,
über Größe und Verteilung teilchenförmiger Inhaltsstoffe, eine Unterscheidung verschiedener Wasserphasen und Aus-
sagen über die Struktur der Grenzflächen zwischen Fett- und Wasseranteilen. Für den Nachweis der Produktwirkung
sind Art und Umfang von Befeuchtungsvorgängen und die
inter- oder intrazellulären Fetttransportmechanismen
bzw. deren Auswirkungen auf die Barrierefunktion der
Haut zu untersuchen.

Zu typischen Untersuchungszielen aus der Klebtechnologie
gehören die Verankerung von Klebmassen auf unterschied-

lich vorbehandelten Trägern sowie die Aufklärung von
Vernetzungsmechanismen und der Homogenität von Klebmassen.
Durch geeignete Vorbehandlung des Trägers läßt sich das
Anbindeverhalten gezielt verbessern. Genauere Untersu-
chungen der Klebmassenoberseite müssen jedoch wegen der Mobilität der Polymerketten bei Raumtemperatur vorzugs-
weise im Kryomodus ausgeführt werden. Die Feinststruktur
der Grenzfläche zwischen Folie und Klebmasse kann in
Hochauflösung elegant durch das Kryo-RKM analysiert
werden. Die Änderung der Klebkräfte bei variabler Temperatur liefert zusätzliche Hinweise auf die An-
bindung an die Grenzschicht.
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