Photoelektrochemisch präparierte Siliziumprobe I Das Bild zeigt Mikrostrukturen, die ca. sechs bis acht Mikrometer tief in eine Silizium-Oberfläche hineingeätzt sind. Die Strukturen breiten sich selbstorganisiert aus. Forscher beobachten solche Prozesse, um Erkenntnisse für die Entwicklung einer neuen Generation von Dünnschichtsolarzellen zu gewinnen.
Hochauflösende Rastertunnelmikroskopie, Michael Lublow
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Photoelektrochemisch präparierte Siliziumprobe I Das Bild zeigt Mikrostrukturen, die sich selbstorganisiert ausbreiten. Die Symmetrie, die entsteht, hängt von der Oberflächenbeschaffenheit des Materials ab.
Hochauflösende Rastertunnelmikroskopie, Michael Lublow
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Nanostäbchen aus Zinkoxid in einer Silizium-Dünnschichtsolarzelle I Oberflächen von Silizium-Dünnschichtsolarzellen werden gezielt mit derartigen Nanostrukturen versetzt. Diese wirken wie eine Antireflexionsschicht und sorgen dafür, dass mehr Sonnenlicht absorbiert wird.
Rasterelektronemikroskopie, Dr. Klaus Schwarzburg
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Nanostäbchen aus Zinkoxid in einer Silizium-Dünnschichtsolarzelle I Oberflächen von Silizium-Dünnschichtsolarzellen werden gezielt mit derartigen Nanostrukturen versetzt. Diese wirken wie eine Antireflexionsschicht und sorgen dafür, dass mehr Sonnenlicht absorbiert wird.
Rasterelektronemikroskopie, Dr. Thomas Dittrich
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Querschnitt einer Dünnschichtsolarzelle aus Kupfer-Indium-Sulfid (CIS) I Das photoaktive Material wurde auf einer Molybdänschicht abgeschieden. Als weitere, für den Transport der Ladungsträger notwendige Schicht wird n-leitendes Zinkoxid hinzugefügt.
Rasterelektronemikroskopie, Dr. Christian Kaufmann
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Siliziumprobe, betrachtet durch ein Polarisationsmikroskop I Mithilfe dieses Mikroskops können Strukturierungen der Oberfläche genau untersucht und Dünnschichtsolarzellen optimiert werden. Diese Probe besteht aus Oxidschichten unterschiedlicher Dicke, die das charakteristische Muster erzeugen.
Polarisationsmikroskopie, Michael Lublow
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Siliziumprobe, betrachtet durch ein Polarisationsmikroskop I Mithilfe dieses Mikroskops können Strukturierungen der Oberfläche genau untersucht und Dünnschichtsolarzellen optimiert werden. Aus den unter dem Mikroskop zu erkennenden rhombischen Strukturen können die Wissenschaftler auf die Gitterstruktur schließen, in der die Siliziumatome angeordnet sind.
Polarisationsmikroskopie, Michael Lublow
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Siliziumprobe, betrachtet durch ein Polarisationsmikroskop I Mithilfe dieses Mikroskops können Strukturierungen der Oberfläche genau untersucht und Dünnschichtsolarzellen optimiert werden. Die Aufnahme zeigt unregelmäßige Korrosionsreaktionen. Man sieht, dass das System aus einer Gleichgewichtslage ins Chaos übergeht.
Polarisationsmikroskopie, Michael Lublow
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Tomografie eines Paräosaurier-Schädels I Mit der Neutronentomografie werden Schnittbilder aus dem Inneren des Schädels erzeugt. Diese Bilder können zu einem 3D-Bild zusammengesetzt werden. Die Farbkontraste entstehen durch unterschiedlich vorhandene chemische Elemente und Gewebestrukturen. Die Wissenschaftler können daraus wichtige Informationen zur Anatomie herauslesen. Sie erfahren so Details zur Evolution eines solchen pflanzenfressenden 260 Millionen Jahre alten Reptils.
3D-modellierte Neutronentomografie, Dr. Nikolaj Kardjilov, Dr. Ingo Manke, Dr. Johannes Müller, Dr. Christian Neumann
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Museum für Naturkunde Berlin
Röntgenhologramm des Buchstaben F I Mit Synchrotronstrahlung wurde dieses farbige Hologramm des Buchstaben F erzeugt, wobei der Buchstabe in eine Goldfolie mit fünf umgebenden Lochungen eingestanzt und nur 1 Mikrometer groß ist (das entspricht etwa einem Fünfzigstel des Durchmessers eines Menschenhaars). Mit der Methode können kleinste Strukturen völlig ohne Linsen (wie etwa beim Mikroskop) abgebildet werden.
Röntgenholografie, Prof. Dr. Stefan Eisebitt
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Röntgenhologramm des Buchstaben F I Mit Synchrotronstrahlung wurde dieses farbige Hologramm des Buchstaben F erzeugt, wobei der Buchstabe in eine Goldfolie mit fünf umgebenden Lochungen eingestanzt und nur 1 Mikrometer groß ist (das entspricht etwa einem Fünfzigstel des Durchmessers eines Menschenhaars). Mit der Methode können kleinste Strukturen völlig ohne Linsen (wie etwa beim Mikroskop) abgebildet werden.
Röntgenholografie, Prof. Dr. Stefan Eisebitt
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Magnetisches Feld eines Dipolmagneten I Die Farbverläufe rund um den Dipolmagneten in der Bildmitte zeigen die Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes an. Dieses Feld kann mithilfe von Neutronenstrahlung sichtbar gemacht werden.
Neutronentomografie; Dr. Nikolaj Kardjilov, Dr. Ingo Manke
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Magnetisches Feld eines Dipolmagneten I Die Farbverläufe rund um den Dipolmagneten in der Bildmitte zeigen die Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes an. Dieses Feld kann mithilfe von Neutronenstrahlung sichtbar gemacht werden.
Neutronentomografie; Dr. Nikolaj Kardjilov, Dr. Ingo Manke
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Magnetisches Feld eines Dipolmagneten I Die Farbverläufe rund um den Dipolmagneten in der Bildmitte zeigen die Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes an. Dieses Feld kann mithilfe von Neutronenstrahlung sichtbar gemacht werden.
Neutronentomografie; Dr. Nikolaj Kardjilov, Dr. Ingo Manke
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Magnetisches Feld eines Dipolmagneten I Die Farbverläufe rund um den Dipolmagneten in der Bildmitte zeigen die Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes an. Dieses Feld kann mithilfe von Neutronenstrahlung sichtbar gemacht werden.
Neutronentomografie; Dr. Nikolaj Kardjilov, Dr. Ingo Manke
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
3D-Darstellung des magnetischen Feldes eines Dipolmagneten I Die Farbverläufe um den Dipolmagneten in der Bildmitte zeigen die Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes an. Dieses Feld kann mithilfe von Neutronenstrahlung sichtbar gemacht werden. Durch das Drehen des Dipolmagneten während des Neutronenbeschusses erhält man die Feldstärke-Informationen in 3D. Dieses Verfahren zur Untersuchung von magnetischen Phänomenen wurde am HZB entwickelt.
Neutronentomografie; Dr. Nikolaj Kardjilov, Dr. Ingo Manke
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Kompressorturbine, eingespannt in ein Neutronendiffraktometer I Neutronendiffraktometer werden als Detektoren in Neutronenstreuexperimenten eingesetzt. Damit können Materialien unter hohem Druck und hoher Spannung dreidimensional analysiert werden. Am HZB werden so Bauteile wie etwa Kompressorturbinen zerstörungsfrei untersucht. Man detektiert Eigenspannungen im Material und kommt damit gefährlichen Mikrorissen auf die Spur.
Digitalfotografie, Carsten Meißner
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Kompressorturbine, eingespannt in ein Neutronendiffraktometer I Neutronendiffraktometer werden als Detektoren in Neutronenstreuexperimenten eingesetzt. Damit können Materialien unter hohem Druck und hoher Spannung dreidimensional analysiert werden. Am HZB werden so Bauteile wie etwa Kompressorturbinen zerstörungsfrei untersucht. Man detektiert Eigenspannungen im Material und kommt damit gefährlichen Mikrorissen auf die Spur.
Digitalfotografie, Carsten Meißner
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Röntgendiffraktometer I Ein Röntgendiffraktometer ist ein Gerät, das mittels Synchrotronstrahlung Materialanalysen ermöglicht, ohne die Proben zu zerstören. Insbesondere Oberflächenschichten von Materialien können in besonders hoher Auflösung dargestellt werden.
Digitalfotografie, Carsten Meißner
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Röntgendiffraktometer I Ein Röntgendiffraktometer ist ein Gerät, das mittels Synchrotronstrahlung Materialanalysen ermöglicht, ohne die Proben zu zerstören. Insbesondere Oberflächenschichten von Materialien können in besonders hoher Auflösung dargestellt werden.
Digitalfotografie, Carsten Meißner
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Monochromator für Neutronenstreuexperimente I Für Neutronenstreuexperimente, etwa für spezielle Materialanalysen, werden nur Neutronenstrahlen mit einer bestimmten Energie benötigt. Monochromatoren „filtern“ die Neutronenstrahlung: Trifft der Strahl auf einen Monochromator-Einkristall werden nur die Neutronen mit der benötigten Energie reflektiert und für die Untersuchung zur Verfügung gestellt.
Digitalfotografie, Bernhard Schurian
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Monochromator für Neutronenstreuexperimente (Detail) I Für Neutronenstreuexperimente, etwa für spezielle Materialanalysen, werden nur Neutronenstrahlen mit einer bestimmten Energie benötigt. Monochromatoren „filtern“ die Neutronenstrahlung: Trifft der Strahl auf einen Monochromator-Einkristall werden nur die Neutronen mit der benötigten Energie reflektiert und für die Untersuchung zur Verfügung gestellt.
Digitalfotografie, Bernhard Schurian
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Monochromator für Neutronenstreuexperimente (Detail) I Für Neutronenstreuexperimente, etwa für spezielle Materialanalysen, werden nur Neutronenstrahlen mit einer bestimmten Energie benötigt. Monochromatoren „filtern“ die Neutronenstrahlung: Trifft der Strahl auf einen Monochromator-Einkristall werden nur die Neutronen mit der benötigten Energie reflektiert und für die Untersuchung zur Verfügung gestellt.
Digitalfotografie, Bernhard Schurian
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Monochromator für Neutronenstreuexperimente (Detail) I Für Neutronenstreuexperimente, etwa für spezielle Materialanalysen, werden nur Neutronenstrahlen mit einer bestimmten Energie benötigt. Monochromatoren „filtern“ die Neutronenstrahlung: Trifft der Strahl auf einen Monochromator-Einkristall werden nur die Neutronen mit der benötigten Energie reflektiert und für die Untersuchung zur Verfügung gestellt.
Digitalfotografie, Bernhard Schurian
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Wassertropfen auf ultrahydrophober Oberfläche I Der Kontaktwinkel des Wassertropfens auf dieser mikrolithographisch hergestellten, ultrahydrophoben (Wasser abweisenden) Oberfläche ist größer als 165° Grad. Dadurch nimmt der Tropfen eine nahezu kugelförmige Gestalt an und perlt besonders gut von der Oberfläche ab.
Digitalfotografie, Olaf Mertsch
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Formwerkzeug zur Produktion von Biochips I Formwerkzeuge wie diese werden im Anwenderzentrum für Mikrotechnik am HZB in einem lithografischen Herstellungsverfahren mithilfe von Synchrotronstrahlung hergestellt. Bei der Produktion sehr kleiner Präzisionsbauteile dienen sie als eine Art Stempel. Das hier abgebildete Formwerkzeug wird bei der Herstellung von Biochips für gentechnische Labore eingesetzt.
Digitalfotografie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Röntgenmaske zur Herstellung von Biochips I Röntgenmasken werden benötigt, um Kleinstbauteile mithilfe von lithografischen Prozessen präzise herzustellen, zum Beispiel Uhrenzahnräder oder Formwerkzeuge für Biochips. Winzige Strukturen, die auf der Maske vorgegeben sind, werden dabei auf ein mit Fotolack überzogenes Substrat eingebrannt.
Digitalfotografie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Röntgenmaske zur Herstellung von Biochips I Röntgenmasken werden benötigt, um Kleinstbauteile mithilfe von lithografischen Prozessen präzise herzustellen, zum Beispiel Uhrenzahnräder oder Formwerkzeuge für Biochips. Winzige Strukturen, die auf der Maske vorgegeben sind, werden dabei auf ein mit Fotolack überzogenes Substrat eingebrannt.
Digitalfotografie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Mechanische Mikrokomponente für den Einsatz als Mikrofeder I Mikrokomponenten werden im lithografischen Prozess hergestellt und für Testreihen verwendet. Es handelt sich dabei um Teilstrukturen, mit denen die Materialeigenschaften untersucht werden. Damit kann das lithografische Herstellungsverfahren optimiert werden.
Digitale Lichtmikrokopie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Mikrokomponente zur Anwendung in der Materialanalyse I Mikrokomponenten werden im lithografischen Prozess hergestellt und für Testreihen verwendet. Es handelt sich dabei um Teilstrukturen, mit denen die Materialeigenschaften untersucht werden. Damit kann das lithografische Herstellungsverfahren optimiert werden.
Digitale Lichtmikrokopie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Mäanderstruktur einer Röntgenmaske zur Herstellung von Biochips I Mithilfe solcher Mäanderstrukturen lassen sich in Biochips kleinste Kanäle erzeugen, durch die winzige Mengen an Flüssigkeit geleitet werden können.
Digitale Lichtmikrokopie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Hartgoldzahnräder für Uhren I Solche Hartgoldzahnräder werden am Anwenderzentrum für Mikrotechnik am HZB in einem hochpräzisen Verfahren für die Industrie hergestellt.
Digitalfotografie, Dr. Daniel Schondelmaier
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Optisches Messsystem I Photonische Kristalle können aufgrund ihrer besonderen Gitterstruktur einzelne Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung filtern, also Licht gezielt beeinflussen. Sie sind deshalb für Messsysteme in der Optoelektronik interessant.
Aufnahme: Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Detailaufnahme einer hydrophoben Oberflächenstruktur I Diese hydrophobe (Wasser abweisende) Oberfläche wurde von den Mikrotechnikern am HZB entwickelt. Sie wird für Biochips oder Analysechips verwendet. Die Oberfläche kann sich selbst reinigen. Außerdem bewirkt sie, dass weniger Probenmengen benötigt werden. Diese Eigenschaften erzielt man durch eine spezielle Mikrostrukturierung im Nanometerbereich.
Rasterelektronenmikroskopie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Detailaufnahme einer Mäanderstruktur eines Biochips I In diesen Mäanderstrukturen (Fluidikstrukturen) eines Biochips können kleinste Mengen Flüssigkeit dosiert und analysiert werden. Solche Analysechips werden beispielsweise in der Gentechnologie eingesetzt oder bei Kontrolle von Lebensmitteln.
Rasterelektronenmikroskopie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Detailaufnahme eines Testformwerkzeuges für Mikrospritzguss I Formwerkzeuge dieser Art werden für die Produktion hochpräziser Mikrobauteile aus Kunststoff entwickelt.
Rasterelektronenmikroskopie, Antje Walter
© Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) erforscht neue Materialien und komplexe Materialsysteme. Innovative Herstellungsverfahren sind dabei immer im Blick. Zweiter Arbeitsschwerpunkt des HZB ist die Solarenergieforschung.
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