Untersuchung von kohlenstoffbasierten Nanopartikeln (aus Graphenschichten) mit dem JPK NanoWizard® ULTRA Speed Rasterkraftmikroskop an der Freien Universität Berlin

Christian Halbig ist Doktorand in der Gruppe von Professor Dr. Siegfried Eigler am Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin (FUB). Der Schwerpunkt der Gruppe liegt auf der Präparation und Charakterisierung von kohlenstoffbasierten Nanopartikeln. Hier-für werden hauptsächlich einlagige Graphenschichten verwendet, die aus Graphenoxid ge-wonnen wurden und dann durch verschiedene Funktionalisierungsverfahren modifiziert wur-den. Diese synthetisierten Nanopartikel werden dann für biologische und technische Anwen-dungen, wie z.B. elektrische Bauteile, getestet.

Rasterkraftmikroskopie wird häufig für die mikroskopische Untersuchung der Nanopartikel eingesetzt. Die Messungen liefern detaillierte Informationen über die Verteilung der Partikelgröße im Mikrometer- bis hin zum Nanometerbereich, sowie über die Teilchendicke vor und nach der Funktionalisierung. Ergänzend zu AFM wird 2D-Raman-Spektroskopie und Lichtmikroskopie eingesetzt, um die Qualität der Beschichtung von z.B. SiO2/Si-Wafern mit Graphen zu untersuchen.

Christian Halbig über die Vorteile des JPK NanoWizard® ULTRA Speed: “Der größte Vorteil des neuen JPK AFMs ist seine Programmierbarkeit. Dadurch können wir die Limitierung des Abtastbereichs durch den Scanner aufheben, indem wir automatisiert einzelne kleine Bilder aufnehmen. Diese können dann zusammengesetzt werden, so dass wir großflächige Auf-nahmen von der beschichteten Oberfläche erhalten.”

Das JPK Rasterkraftmikroskop ist ein sog. “Tip-Scanning”-System, das über eine leistungs-starke Software gesteuert wird. Die Halterung des Cantilevers ist aus Glas, so dass er von oben optisch zugänglich ist. Mit diesem Aufbau kann sowohl in Luft als auch in Flüssigkei-ten/Wasser gemessen werden. Dafür steht neben den gängigen Abbildungsmodi wie z.B. Contact- oder AC-Modus auch der sog. QI™-Modus (Quantitative Imaging) zur Verfügung. Mit JPKs QI™-Modus werden an jedem Punkt Kraft-Abstands-Kurven aufgenommen, so dass z.B. mechanische Eigenschaften analysiert werden können. Der automatisierte Aufbau ermöglicht eine individuelle Planung der Experimente durch Skripte und eine statistische Auswertung der Messungen an unterschiedlichen Stellen der Probe. Das System an der Freien Universität Berlin besitzt zudem noch spezielle elektrische Modi wie “Kelvin-Probe” oder “Conductive”-AFM. Damit können bei geeigneten Proben elektrische Inhomogenitäten oder Größen wie die Austrittsarbeit bestimmt werden.

JPK Instruments entwickelt, konstruiert und fertigt Instrumente in Deutschland zu weltweit anerkannten Standards der deutschen Feinmechanik, Qualität und Funktionalität. Für weitere Einzelheiten über das NanoWizard® AFM-System und Zubehör, sowie weitere Produkte und Anwendungen besuchen Sie uns auf der JPK Webseite www.jpk.com, YouTube, Facebook oder LinkedIn.