Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB
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Struktur- und Oberflächenanalytik

Die Struktur- und Oberflächenanalytik ermöglicht die hochauflösende Charakterisierung von Partikeln, Fasern, Biomaterialien und funktionellen Oberflächen. Durch die Kombination mikroskopischer und spektroskopischer Verfahren können Morphologie, Materialzusammensetzung und chemische Eigenschaften umfassend untersucht werden.

 

Anwendungsfelder

  • Polymer-, Faser- und Membranmaterialien
  • Medizinprodukte und funktionelle Oberflächen
  • Charakterisierung neuer Materialien und Formulierungen
  • Alterungs-, Schadens- und Fehleranalysen
  • Prozessbegleitende Forschung und Entwicklung  

Rasterelektronenmikroskopie (REM)

Agglomerations- und Dispersionszustände von Polymer-Mikropartikeln. (Maßstab 100 µm)
Morphologie von Polymer-Nanofasern.
(Maßstab 2 µm)
Morphologie von Gold-Nanopartikeln.
(Maßstab 1 µm)

Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ermöglicht die hochauflösende Untersuchung von Oberflächenstrukturen, Morphologien und Materialeigenschaften im Mikro- und Nanometerbereich.

Durch die detaillierte Darstellung von Partikeln, Fasern, Schichten und Oberflächen können Struktur-Eigenschafts-Beziehungen analysiert sowie Entwicklungs-, Optimierungs- und Fehleranalyseprozesse unterstützt werden.

  • Untersuchung von Morphologie und Oberflächenstruktur
  • Bestimmung von Partikelform und Größenverteilung
  • Analyse von Agglomerations- und Dispersionszuständen
  • Charakterisierung von Rauheiten und Defekten
  • Untersuchung von Fremdpartikeln
  • Vergleichende Analysen von Materialien und Herstellungsprozessen

 

Probenanforderungen

Die Anforderungen an die Probe richten sich nach Materialeigenschaften und Untersuchungsziel. Geeignet sind beispielsweise Pulver, Partikel, Fasern, Beschichtungen, Biomaterialien und feste Oberflächen. Nanomaterialien können aus Dispersionen auf geeignete Trägermaterialien aufgebracht werden. Nichtleitende Proben werden bei Bedarf vor der Messung mit einer dünnen leitfähigen Schicht beschichtet. 

 

Elementanalyse (EDX)

Ergänzend zu den REM-Aufnahmen können mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) die elementare Zusammensetzung sowie die Verteilung anorganischer Bestandteile analysiert werden.

  • Qualitative und semiquantitative Elementbestimmung
  • Elementverteilungsanalysen (Mapping, Linien-Scans und Punktanalysen)
  • Identifikation anorganischer Bestandteile und Verunreinigungen

 

Raman-Mikroskopie

Raman-Mikroskopie ermöglicht die zerstörungsarme chemische Charakterisierung von Materialien mit hoher räumlicher Auflösung. Durch die Analyse molekülspezifischer Schwingungen können Stoffe identifiziert, chemische Unterschiede sichtbar gemacht und Verteilungen von Komponenten innerhalb komplexer Proben untersucht werden.

  • Identifikation von Polymeren, Biomaterialien und Partikeln
  • Chemische Charakterisierung von Oberflächen und Beschichtungen
  • Ortsaufgelöste Stoffverteilungsanalysen (Raman-Mapping)

Kontaktwinkelmessung

Die Kontaktwinkelmessung quantifiziert die Benetzbarkeit einer Oberfläche. Sie liefert Informationen zur Wechselwirkung von Materialien mit Flüssigkeiten und eignet sich insbesondere zur Charakterisierung funktionalisierter Oberflächen und Beschichtungen.

  • Charakterisierung von Oberflächenbeschichtungen (z. B. Bestimmung von Hydrophobie oder Hydrophilie)
  • Qualitätskontrolle bei Reinigungs- und Vorbehandlungsprozessen von Oberflächen
  • Entwicklung medizinischer Implantate, Diagnostika und Zellkultur-Oberflächen

Ellipsometrie

Die Ellipsometrie ermöglicht die zerstörungsfreie Bestimmung von Schichtdicken und optischen Eigenschaften dünner Schichten mit Subnanometer-Präzision. Das Verfahren eignet sich für organische, anorganische und biologische Schichten und unterstützt die Entwicklung sowie Qualitätskontrolle von Beschichtungen und Oberflächen.

  • Organische und biochemische dünne Schichten auf Silizium, Glas oder Metallsubstraten
  • Charakterisierung von PVD-, CVD- und Elektropolymer-Beschichtungen
  • Prozesskontrolle bei Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen