Elektronenmikroskopie

Transmissionselektronenmikroskopie

Die Elektronenmikroskopie stellt eine hochauflösende Methode dar, die für viele Anwendungen und Fragestellungen wichtige Beiträge zur Strukturaufklärung liefern kann. Neben optischen und rastersondengestützten Mikroskopieverfahren stellt insbesondere die Transmissionselektronen-mikroskopie die höchste Strukturauflösung bereit und hat sich aus diesem Grund als eine zentrale Methode im Bereich 'Soft Matter' etabliert. Zentrale Einsatzgebiete in diesem Bereich umfassen z.B. die Untersuchung von:

  • Dünnen, phasenseparierten Polymerfilmen
  • Supramolekularen Aggregaten in Lösungen
  • Nanopartikeln
  • Biologischen Probensystemen

Zentrale Einsatzbereiche im Jena Center for Soft Matter befassen sich mit der Untersuchung maßgeschneiderter Block-Copolymere, die z.B. als Wirkstoffcontainer eingesetzt werden sollen. Hier kann mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie sowohl deren Struktur als auch ihr Beladungsverhalten studiert werden. Darüber hinaus können auch Polymermorphologien phasenseparierter Polymere untersucht werden.

Insbesondere im Bereich der biologischen Anwendungsgebiete und bei der Untersuchung des Aggregationsverhaltens von Block-Copolymersystemen in Lösung werden besondere Anforderungen an die Probenpräparation gestellt. Hier hat sich die cryo-Transmissionselektronenmikroskopie bewährt, bei der die Probensysteme in einem sehr schnellen Gefrierprozess in einen dünnen amorphen Eisfilm eingebettet werden, in welchem die Transmissionselektronenmikroskopieuntersuchungen bei einer Temperatur von -180 °C durchgeführt werden. Dieses erlaubt die Untersuchung der Proben in einem lösungsmittelähnlichen Zustand.

Mit der vorhandenen Infrastruktur lassen sich Probensysteme auch hinsichtlich ihrer dreidimensionalen Struktur analysieren. Dieses Verfahren vermisst ausgewählte Objekte unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln. Die Gesamtheit der verschiedenen Schnittebenen erlaubt eine Rückprojektion und die Endwicklung eines dreidimensionalen Models der individuellen Objekte.

Die bestehenden Möglichkeiten werden in Kürze durch die Installation eines modernen Transmissionselektronenmikroskops innerhalb des Jena Center for Soft Matter stark erweitert. Damit wird auch eine chemische Analyse der Probensysteme mit einer Auflösung im Nanometerbereich durch die Anwendung von Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) in Kombination mit einer EDX Analyse zugänglich sein.

Neben der Anwendung standardisierter Präparationsprozesse steht auch die Entwicklung neuartiger Verfahren im Mittelpunkt der Forschung. Hier wird neben der Entwicklung der Gefrierbruch-Probenpräparation, die im Elektronenmikroskopischen Zentrum betrieben wird, insbesondere an einem Ansatz gearbeitet der es erlaubt selbstorganisierte supramolekulare Block-Copolymere und nanoskalige Objekte in einer geeigneten Flüssigkeit abzubilden. Dieser Ansatz erlaubt dann, die Diffusion und Bewegung individueller supramolekularer Objekte mit höchster Auflösung zeitlich zu analysieren.

Aktuelle Publikationen zum Thema

U. Mansfeld, A. Winter, M. D. Hager, G. Festag, S. Hoeppener, U. S. Schubert, "Amphiphilic supramolecular A(B)(2)A quasi-triblock copolymers", Polym. Chem. 2013, 4, 3177-3181.

U. Mansfeld, S. Hoeppener, U. S. Schubert, "Investigating the Motion of Diblock Copolymer Assemblies in Ionic Liquids by In Situ Electron Microscopy", Adv. Mater. 2013, 25, 761-765.

U. Mansfeld, S. Hoeppener, K. Kempe, J. M. Schumers, J. F. Gohy, U. S. Schubert, "Tuning the morphology of triblock terpoly(2-oxazoline)s containing a 2-phenyl-2-oxazoline block with varying fluorine content", Soft Matter 2013, 9, 5966-5974.

M. M. Bloksma, S. Hoeppener, C. D'Haese, K. Kempe, U. Mansfeld, R. M. Paulus, J.-F. Gohy, U. S. Schubert, R. Hoogenboom, "Self-assembly of chiral block and gradient copolymers", Soft Matter 2012, 8, 165-172.

A. Can, S. Hoeppener, P. Guillet, J.-F. Gohy, R. Hoogenboom, U. S. Schubert, "UCST Switchable Micelles Based on PS-b-PMA Block Copolymers", J. Polym. Sci. Part A 2011, 49, 3681-3687.

J. F. Gohy, N. Lefevre, C. D'Haese, S. Hoeppener, U. S. Schubert, G. Kostov, B. Ameduri, "Multicompartment Micelles from Blends of Terpolymers", Polymer Chemistry 2011, 2, 328-332.

T. S. Druzhinina, N. Herzer, S. Hoeppener*, U. S. Schubert, "Formation of Iron Oxide Particles by Reduction with Hydrazine", ChemPhysChem 2011, 12, 781-784. 

K. Kempe, R. Hoogenboom, S. Hoeppener, J. F. Gohy, U. S. Schubert, "Discovering New Block-terpolymer Micellar Morphologies", Chem. Commun. 2010, 46, 6455-6457. 

C.-A. Fustin, H. M. L. Thijs-Lambermont, S. Hoeppener, R. Hoogenboom, U. S. Schubert, J. F. Gohy, "Multiple Micellar Morphologies from Tri- and Tetrablock Copoly(2-oxazoline)s in Binary Water-Ethanol Mixtures", J. Polym. Sci. Part A 2010, 48, 3095-3102.

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