Forschungszentrum Jülich und RWTH Aachen gründen nationales Kompetenzzentrum für höchstauflösende Elektronenmikroskopie

Um künftig leistungsstarke Materialien zu entwickeln, müssen Forscher in den unvorstellbar kleinen Bereich jenseits des Nanometers – in Bruchteile von Millionstel Millimeter – schauen. Dafür brauchen sie höchstauflösende Mikroskope. Das Forschungszentrum Jülich und die RWTH Aachen gründen daher das „Ernst Ruska-Centrum für höchstauflösende Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen“. Die Einrichtung befindet sich auf dem Campus des Forschungszentrums Jülich. Das nationale Kompetenzzentrum wird die weltweit leistungsfähigsten Elektronenmikroskope betreiben. Damit können Forscher Zukunftstechnologien wie die Nanoelektronik vorantreiben – was künftig auch für die deutsche Industrie von hohem Nutzen sein wird. Der Namensgeber des Kompetenzzentrums, der Physik-Nobelpreisträger Ernst Ruska, war der Erfinder des Elektronenmikroskops.

Immer kleiner, schneller, besser werden sie: die mit Bytes bepackten Computerfestplatten, die Mikroprozessoren im PC, Auto oder Handy. Immer mehr Funktionen lassen sich auf einem Halbleiter-Chip unterbringen. Damit steigen die Herausforderungen für Forscher und Ingenieure: Innovative Materialien, die auf der Nanometerskala hergestellt werden, müssen in noch kleineren Dimensionen verstanden werden. Jedes Atom muss an der richtigen Stelle sitzen. Denn jeder atomare Fehler, jede Verzerrung der Anordnung der Atome kann die Eigenschaften der Werkstoffe beeinflussen. Dies zu untersuchen und innovative Hochleistungswerkstoffe zu entwickeln, bedarf höchstauflösender Mikroskope, die auf die Atome und dazwischen schauen.

Mit der Gründung des „Ernst Ruska-Centrums für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen“ setzen das Forschungszentrum Jülich und die RWTH Aachen Zeichen.
„Mit dem nationalen Kompetenzzentrum werden wir weltweit an der Spitze für höchstauflösende Elektronenmikroskopie stehen“, so Prof. Richard Wagner, zuständiger Fachvorstand des Forschungszentrums Jülich. Möglich macht dies eine neue Art von Elektronenoptik, die unter maßgeblicher Beteiligung des Forschungszentrums Jülich in Deutschland entwickelt wurde. Dies hatte in den letzten Jahren einen weltweiten Innovationsschub in der elektronenoptischen Industrie ausgelöst.

Der Vertrag für das Ruska-Centrum wurde von den Jülicher Vorständen Prof. Joachim Treusch und Dorothee Dzwonnek sowie von Prof. Burkhard Rauhut, dem Rektor der RWTH, unterzeichnet. Die Leitung der neuen Einrichtung teilen sich Prof. Knut Urban (Jülich) und Prof. Joachim Mayer (Aachen). „Diese enge Form der Partnerschaft ist beispielhaft für eine Kooperation von Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen“, so Prof. Rauhut.

International anerkannte Spitzenkompetenz, die sich ergänzt, bringen beide Partner ein. Auf Jülicher Seite ist dies das Team um Prof. Knut Urban, führend auf dem Gebiet der strukturellen Höchstauflösung. Im Jülicher Institut für Festkörperforschung steht das aberrationskorrigierte Transmissions-Elektronenmikroskop, das derzeit weltweit einzigartig ist. Dieses Mikroskop ist Vorbild einer völlig neuen Gerätegeneration, die sogar den Raum zwischen den Atomen noch auflöst. „Wir nähern uns mit dem neuen Mikroskop der Grenze des physikalisch-technisch Machbaren“, so Urban. „Mit dem Ernst Ruska-Centrum werden wir weiterhin Pioniere bei der Entwicklung höchstauflösender Elektronenmikroskope sein. Deutschland ist damit hervorragend in der internationalen Forschung und Wirtschaft positioniert.“

Darüber hinaus soll noch ein zweites Weltklasse-Gerät für das Ruska-Centrum angeschafft werden: Mit diesem Mikroskop werden die Forscher die Art der Atome und ihren Zusammenhalt, die chemische Bindung, bestimmen. Für diesen Bereich gilt Prof. Joachim Mayer, jetzt Leiter des Gemeinschaftslabors für Elektronenmikroskopie der RWTH Aachen, als einer der führenden Experten. „Wir werden in der Lage sein, zwischen die Atome zu schauen und dort die Zustände der Elektronen abzutasten“, so Mayer. „Damit kommen wir an die Quelle der Elektronik und der Werkstoffeigenschaften.“

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), die auf der Gründungsveranstaltung durch Prof. Sigrid Peyerimhoff vertreten wurde, fördert das Ernst Ruska-Centrum besonders. Die DFG ist Mitglied im Aufsichtsrat des neuen Kompetenzzentrums. Sie trägt den größten Teil der Kosten für das erste neue Höchstleistungs-Mikroskop, das von der Firma Zeiss-LEO, Oberkochen, gebaut wurde. Der Anschaffungspreis liegt bei etwa 4 Millionen Euro. Als besondere Zugabe stellt die DFG sicher, dass Forscher, die hier messen wollen, das nötige Reisegeld erhalten.