Seit August 2010 haben sich die Möglichkeiten des DIL zur Untersuchung von Strukturen erweitert. Neben etablierten Verfahren wie Lichtmikroskopie, Raster-Elektronenmikroskopie und Konfokaler Laserscanning-Mikroskopie steht nun auch ein Rasterkraftmikroskop für Forschung und individuelle Dienstleistungen zur Verfügung.

Das Rasterkraftmikroskop, auch Atomic Force Microscope (AFM) genannt, ist ein spezielles Rastersondenmikroskop. Es ist ein wichtiges Werkzeug in der Oberflächenanalytik und dient der mechanischen Abtastung von Strukturen und der Messung atomarer Wechselwirkungskräfte. Dieses Mikroskop ist die Methode der Wahl für dreidimensionale Messungen und bildliche Darstellungen im Bereich der Nanometerskala.

Mit Hilfe des AFM werden Kräfte zwischen der Probe und einer zur Abtastung genutzten Spitze gemessen. Die Spitze befindet sich am Ende des sogenannten Cantilevers, eines Federbalkens mit bestimmter Federkonstante, die über die Probenoberfläche geführt wird.

Je nach Anwendungsbereich können unterschiedliche bildgebende Verfahren und Messmodi angewendet werden. Neben der Charakterisierung der Topographie können mit der Rasterkraftmikroskopie unter anderem Lateralkräfte (Zonen unterschiedlicher Oberflächenreibung) bestimmt und auch Kraft-Abstands-Kurven aufgenommen werden. Weiterhin können mit dieser Technik Oberflächenpotentiale, Polaritäten und magnetische Eigenschaften ermittelt sowie kraftspektroskopische Messungen, z.B. zur Beschreibung rheologischer Eigenschaften der Grenzflächen realer Emulsionstropfen, durchgeführt werden. Untersuchungen der Oberflächeneigenschaften von Partikeln sind sowohl an der Luft als auch in Fluiden bei definierten Temperaturen im Bereich von -15°C bis 120°C möglich.

Demzufolge ist es möglich, künftig u.a. folgende Fragestellungen weitergehend beantworten zu können:

    In welcher Weise verändert sich die Oberflächenstruktur von Partikeln (z.B. Zucker, Kakao, Milchpulver) durch Verarbeitungsprozesse?
    Gibt es Polaritätsunterschiede an Partikeloberflächen und welche Emulgatoren mit unterschiedlichen HLB-Werten adsorbieren bevorzugt?
    Gibt es Ladungsunterschiede an Partikeloberflächen und in welcher Weise erfolgen Partikel-Partikel-Wechselwirkungen?
    Wie verändert die Zusammensetzung die rheologischen Eigenschaften von Grenzflächen realer Tropfen in Emulsionen?
    Welche Substanzen adsorbieren an der Oberfläche von Eiskristallen?

Dadurch wird es in verstärktem Maße möglich sein, die Zusammenhänge von Struktur und Matrixeigenschaften zu verstehen und diese Kenntnisse für die Gestaltung von Produkten und Prozessen einzusetzen.

Das am DIL vorhandene Rasterkraftmikroskop stammt von der Firma Asylum Research, vertreten durch Atomic Force. Die Investition konnte Dank der finanziellen Unterstützung des Landkreises Osnabrück vorgenommen werden.

Links:

www.asylumresearch.com
www.atomicforce.de


Einen Auszug aus dem für Kunden zur Verfügung stehenden
Leistungsspektrum des Zentrums für Lebensmittelphysik
finden Sie hier.