Neues Bildverfahren mit 3D-gedruckten Nanolinsen

Forschende und Spin-off des KIT entwickeln zentrale Teile für ein neues, ultrapräzises und schnelles Röntgenverfahren
Illustration des Röntgenabbildungsverfahrens Multibeam-Ptychographie DESY, Mikhail Lyubomirskiy
Schema der Multibeam-Ptychographie: Die Aufteilung des Primärstrahls (links) in einzelne Strahlen (hellgraue Platte in der Mitte) ermöglicht es den Forschenden, gleichzeitig mehrere Probenpunkte zu untersuchen und aufzuzeichnen (rechts).

Ein neues Röntgenabbildungsverfahren kann mit Nanometerauflösung die innere Struktur von viel größeren Proben als bisher möglich sichtbar machen, ohne sie zu beschädigen. Forschende am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) haben die sogenannte Multibeam-Ptychography mit maßgeblicher Expertise des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickelt. Die neuentwickelte Technologie ermöglicht die Analyse von ganzen Mikrochips oder Katalysatorpartikeln, um beispielweise ihre Prozesse zu optimieren.

„Ein nie zuvor erreichtes Niveau“

In den Experimenten verbesserten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bildgebung um einen Faktor 12. Dabei lichteten sie die Proben in extremer Präzision von 38 Nanometern innerhalb von zehn Minuten ab. „Im Hinblick auf hochauflösende Messungen bei hoher Geschwindigkeit bringt diese Technologie die 3D-Visualisierung auf ein nie zuvor erreichtes Niveau“, ordnet Dr. Thomas Sheppard vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie des KIT die Entwicklung ein. Dies werde besonders für die Katalyseforschung, beim Materialdesign, sowie in der Mikroelektronikindustrie interessant sein.

Neben Sheppard, der einen Teil der mikroskopischen Proben vorbereitete und beisteuerte, war auch das von Professor Martin Wegener vom Institut für Angewandte Physik des KIT gegründete Spin-off Nanoscribe an der neuen Technologie entscheidend beteiligt. So entwickelte Nanoscribe die Nanolinsen für das Verfahren mit einem hochauflösenden 3D-Drucker her. Dicht gepackt und unterstützt von intelligenten Algorithmen bilden sie ein Raster, das die Röntgenstrahlung, die vom Elektronen-Synchrotron erzeugt wird, besser einfängt und die Probe dadurch besser beleuchtet.

iha, 22.07.2024