Nachricht vom 25. Januar 2024

Vier weitere Jahre freier Zugang zu Elektronen- und Röntgenmikroskopen für die Nachhaltigkeitsforschung

Das Projekt EXCITE (Electron and X-ray microscopy community for structural and chemical imaging techniques for Earth materials - Netzwerk elektronen- und röntgenmikroskopischer Bildgebungstechniken für die strukturelle und chemische Untersuchung von Geomaterialien) bringt seit vier Jahren auf europäischer Ebene die wichtigsten nationalen und regionalen Einrichtungen für Elektronen- und Röntgenmikroskopie mit europäischen Forscher*innen aus dem akademischen Bereich und der Industrie zusammen. Damit wird die optimale Nutzung und gemeinsame Entwicklung der Infrastrukturen gewährleistet. Die Förderung für das EXCITE-Netzwerk, in dem auch das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) des HZDR seine Geräte zur Verfügung stellt, wurde nun um vier Jahre durch die Europäische Union (EU) unter dem Namen EXCITE² verlängert. Im Interesse der EU-Nachhaltigkeitsziele stehen die Mikroskopie-Geräte ab April 2024 Forschenden aller Fachgebiete statt bisher nur Geowissenschaftler*innen zur Verfügung.

Moderne Elektronen- und Röntgenmikroskope gehören zu den international gefragten Forschungsinfrastrukturen, die einerseits erforderlich sind, um an Lösungen für die Herausforderungen unserer Zeit zu arbeiten können. Andererseits sind sie extrem teuer. Ein global koordiniertes Team unter der Leitung von Oliver Plümper von der Universität Utrecht hat nun 14,5 Millionen Euro für das EXCITE²-Netz erhalten, um Forscher*innen auf der ganzen Welt zu ermöglichen, modernste Mikroskopie-Infrastrukturen kostenlos zu nutzen. „Die Mikroskopie steht im Zentrum vieler der drängendsten Probleme unseres Planeten“, sagt Oliver Plümper, der sich über die Sicherung der kontinuierlichen Finanzierung von EXCITE² (sprich: EXCITE-squared) freut. „Es ermöglicht uns, die komplizierten Details von Geomaterialien zu erforschen und zu verstehen, wie unscheinbare Prozesse in diesen Materialien wichtige Aspekte bestimmen, wie die Effektivität nachhaltiger unterirdischer Energiespeicherung, Umweltschadstoffe oder sogar die Algenblüte in Eiskernen, die das Schmelzen von Eisschilden beeinflussen kann.“

Das HIF als Mitglied des Netzwerkes bietet die kombinierte Nutzung seiner 2D- und 3D-bildgebenden Verfahren, wie die elektronenmikroskopischen Methoden der „automatisierten Mineralogie“ und den Spectral-CT-Scanner als Gerätekombination an. „Die Computer Tomographie nutzt Röntgenstrahlen, die das Innere eines Materials abbilden. Die Methode basiert auf dem Prinzip, dass jede Komponente eines Materials den Röntgenstrahl abhängig von seiner Elektronendichte unterschiedlich dämpft. Die Röntgenstrahlen durchlaufen die Proben, treffen auf den Detektor und erzeugen einen Schatten der Probenkomponenten. Dort erzeugen sie eine 360 Grad Projektion. Damit ist es möglich, jede einzelne Komponente im Raum zu verfolgen und damit das 3D-Volumen der Probe zu rekonstruieren“, beschreibt Dr. Axel Renno (Projektkoordinator am HIF) das Verfahren. Im Rahmen des EXCITE² Netzwerkes wird das HIF seine Möglichkeiten zur kombinierten 2D – 3D Charakterisierung insbesondere von Recyclingrohstoffen signifikant weiterentwickeln können. In Kooperation mit den europäischen Geowissenschaftler*innen und Analytiker*innen sollen auch neue automatisierte Verfahren zur Datenaufnahme und Datenverarbeitung derartiger Messungen entwickelt werden.

In dem ab 2024 aktiven Kollaborationsnetzwerk bieten 19 Partner in elf europäischen Ländern und Australien Zugang zu einer Vielzahl von Elektronen- und Röntgenbildgebungseinrichtungen an. Ziel ist nicht nur die optimale Nutzung der Geräte, sondern auch deren Weiterentwicklung. Dafür werden innerhalb des Projekts Netzwerkaktivitäten kombiniert, um Verfahren für die Multiskalen-Bildgebung zwischen verschiedenen Röntgen- und Elektronenstrahltechniken zu standardisieren. Eine Standardisierung wird auch bei der Analyse und Automatisierung der Datenverknüpfung zwischen verschiedenen Techniken angestrebt. Dazu gehört auch die Entwicklung von Methoden der künstlichen Intelligenz.