Creative Labs

Oberflächen-Analytik

Das Analysieren von Oberflächen und Strukturen ist für die Bionik sehr wichtig um Wirkprinzipien zu verstehen und in Technik zu übertragen. Viele bionische Innovationen rühren aus dieser Art der Untersuchung, als berühmtester ist wohl der Lotus-Effekt zu nennen. Am B-I-C wurden bereits vielzählige Oberflächen untersucht und technisch umgesetzt wie z.B. die künstliche Haihaut als Bootlack.

Zurzeit wird z.B. der strukturelle Aufbau von Blattstielen analysiert um entsprechend flexible und zugleich stabile Konstruktionen zu entwickeln.

>>> Methoden

Creative Labs: Oberflächen-Analytik

AFM (Atomic Force Microscope)

Mit einem Rasterkraft-Mikroskop bzw. Atomic Force Microscope (AFM) können Oberflächen im Nanometerbereich abgetastet werden. Dazu wird eine nanoskopisch kleine Nadel, die an einer Blattfeder befestigt ist – der sogenannte Cantilever – in einem definierten Raster über die Oberfläche einer Probe geführt. Die durch die Oberflächenstruktur der Probe induzierte Verbiegung bzw. Ablenkung der Nadelspitze kann mit Sensoren gemessen werden, über die auf die zwischen Spitze und Oberfläche wirkenden atomaren Kräfte rückgeschlossen werden kann.

AFM-Aufnahme eines Haares eines Hausmeerschweinchens, einmal mit Angabe der Höhendifferenz in µm und einmal mit der Angabe einer Spannung in mV. Deutlich zu erkennen ist der Schuppenartige Aufbau des Haares.

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AFM (Atomic Force Microscope)

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REM (RASTERELEKTRONENMIKROSKOP)

Bei einem Rasterelektronenmikroskop (REM) wird ein Elektronenstrahl über eine Probe in Form eines bestimmten Musters geführt (Raster) und die Wechselwirkungen der Elektronen und der Probe zur Erzeugung eins Bildes genutzt. Hierbei können in Bilder der Probenoberfläche in hoher Schärfentiefe und Vergrößerung erzielt werden. Nicht-leitende Proben müssen im Vorfeld mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden (sogenanntes Sputtern).

Dr.-Ing. Nina Graupner aus der Biological Materials Group betrachtet Aufnahmen, die mit dem REM angefertigt wurden. Auf dem rechten Bild sind vier Proben nachdem Sputtern zu sehen: Sie sind jetzt mit einer leitenden Metallschicht bedampft, so dass sie mit dem Elektronenstrahl im REM interagieren können.

REM-Aufnahmen von einem Mottenauge (Gonimbrasia belina) in 50-, 1000- und 10000-facher Vergrößerung. Es ist zu erkennen, dass die mikroskopisch großen Facettenaugen eine Nanostrukturierung aufweisen.

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REM (RASTERELEKTRONENMIKROSKOP)

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Binokular & Mikroskop

Mit Binokularen können Objekte vergrößert (meist 4- bis 40-fach) betrachtet werden. Das stereoskopische Sehen ist entspannt für die Augen. Durch die Darstellung leicht abweichender Bilder jedes Okulars, kann Plastizität gewonnen werden.

Lichtmikroskope erzeugen mit Hilfe von Lichtbrechung an Glaslinsen stark vergrößerte Bildern von kleinen Strukturen oder Objekten mit Hilfe von Licht. Um Strukturen zu erkennen, müssen Proben lichtdurchlässig sein und einen ausreichenden Kontrast enthalten. Oft werden Gewebeschnitte untersucht, bei denen mit Hilfe einer zusätzlichen Färbung des Objektes der Kontrast verstärkt wird.

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Binokular & Mikroskop

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DigitalMikroskop

Bei einem Digitalmikroskop wird das Bild mit Hilfe eines digitalen Displays betrachtet (es besitzt kein Okular). Bei dem in der Bionik vorhandenen Mikroskop befindet sich dieses an einem dazugehörigen Computermonitor. Mit Digitalmikroskopen können Bilder direkt digital gespeichert und am PC bearbeitet werden.

Digitalmikroskop-Aufnahmen: Links ist ein Stachel eines Stacheligels zu sehen, rechts der Blattstiel einer Trauerweide aus dem Blattstiel-Projekt.

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DigitalMikroskop

Digitalmikroskop-Aufnahmen: Links ist ein Stachel eines Stacheligels zu sehen, rechts der Blattstiel einer Trauerweide aus dem Blattstiel-Projekt.

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