Im Mittelpunkt der Forschung der Arbeitsgruppe steht die Entwicklung innovativer und nachhaltiger analytischer Methoden und Materialien zur validen und zugleich robusten Bestimmung von Spurenelementen in unterschiedlichsten Realproben. Der breite analytische Informationsgewinn dieser Methoden, wie Konzentrationsanalytik im Spurenbereich, Elementverteilungen, und Nanopartikelcharakterisierung ist von vielseitiger Relevanz - z.B. in der Materialwissenschaft, der biomedizinischen und biologischen Forschung und der Umweltanalytik. Dies stärkt die an der Universität Ulm bestehenden und unterstützt die Entwicklung neuer Forschungsschwerpunkte. Die Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe umfassen dabei die Entwicklung von Methoden und (Nano-)Materialien zur Probenahme und -vorbereitung, Kalibrierung und Messung sowie innovative Auswerteverfahren. Die Messtechnik der Totalreflexions-Röntgenfluoreszenz-Spektrometrie nimmt dabei eine zentrale Rolle ein, da sie sich hervorragend für die Entwicklung nachhaltiger, minimalinvasiver bzw. direkter Multielement-Analysemethoden eignet. Das beantragte Gerät ermöglicht die quantitative Multielementanalyse in Mikroproben unterschiedlichster Art, die auf glatten Oberflächen aufgebracht werden können, sowie die Tiefenprofilanalyse und Charakterisierungen von dünnen Schichten bis zu einigen hundert Nanometern sowie von Nanopartikeln. Dazu kann der Einfallswinkel des Röntgenstrahls in Schritten von 0,001° variiert werden und somit erlaubt das Gerät auch die Messtechnik der Röntgenfluoreszenzanalyse unter streifendem Einfall. Das Spektrometer ist mit einem Silizium-Drift-Detektor mit großer aktiver Fläche ausgestattet, der höchste Sensitivität mit Nachweisgrenzen im Bereich weniger Pikogramm ermöglicht. Der optionale Einsatz von zwei verschiedenen Röntgenröhren als Anregungsquelle und die Möglichkeit der Stickstoffspülung erlauben die störungsfreie und empfindliche Bestimmung aller Elemente von Natrium bis Uran. Mit dem so konfigurierten Gerät sollen innovative analytische Methoden für die direkte bzw. minimal-invasive Bestimmung von Elementspuren und für die Charakterisierung von Nanopartikeln, dünnen Filmen und Grenzflächen entwickelt werden. Diese können beispielsweise in der biomedizinischen Forschung für die direkte Spurenelementbestimmung in Zell-, Gewebe- und Blutproben aus endokrinologischen sowie präklinischen und klinischen Modelluntersuchungen eingesetzt werden. Im Bereich der Funktionsmaterialien können u.a. Grenzschichten an Modellelektroden neuer Batteriematerialien untersucht werden, um das Verständnis der Ausbildung der Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase zu vertiefen. Auf dem Gebiet der Umweltspurenanalytik ist die Charakterisierung von innovativen Anreicherungsmaterialien wie aktiven Filmen, Nanomaterialien, Membranen u.Ä. mit dem Gerät möglich.

DFG-Verfahren Forschungsgroßgeräte

Großgeräte Totalreflexions-Röntgenfluoreszenz-Spektrometer

Gerätegruppe 4030 Röntgenfluoreszenz-Spektrometer

Antragstellende Institution Universität Ulm

Leiterin Professorin Dr. Kerstin Leopold