Direkte 3D Materialuntersuchungen mit Subnanometerauflösung

Die Transmissionselektronenmikroskopie hat einen enormen Einfluss auf verschiedene wissenschaftliche Disziplinen, einschließlich Biologie und Materialwissenschaften, da sie die detaillierte Untersuchung verschiedenster Materialien ermöglicht. Hierfür durchstrahlen schnelle Elektronen eine dünne Probe um sie mit sehr hoher Auflösung abzubilden. Ein Nachteil besteht darin, dass die so gewonnenen Bilder nur eine Projektion von 3D Objekten darstellen. Um dieses Problem zu umgehen wurde die Tomographie entwickelt. Hier werden viele Bilder aus verschiedenen Richtungen aufwendig gesammelt und mit Algorithmen zu einem 3D Modell zusammengefügt. Diese Methode ist zeitaufwendig und nicht für eine direkte Live-Betrachtung von Materialien geeignet. Ziel dieses Projekts ist es daher den Elektronenstrahl automatisiert und sehr schnell zu verkippen, und die so erhaltenen Bilder direkt in ein Stereobild zu verwandeln. Dieses Bild kann wie in einem 3D Kinofilm mit geeigneten Brillen vom Betrachter direkt wahrgenommen werden. Transmissionselektronenmikroskope verfügen auch über spezialisierte Halter in denen miniaturisierte Proben verformt werden können um direkt die zugrundeliegenden Schädigungsprozesse zu beobachten; zum Beispiel die Bewegung von Versetzungen (einer Form von Fehlstelle) in Metallen. Ziel ist es diese Versuche direkt in 3D durchzuführen. Das würde ermöglichen auch die Verformungseigenschaften komplexerer Materialien zu verstehen. Trotz großer Fortschritte im Bereich der Datenanalyse, interagieren wir mit dem Transmissionselektronenmikroskop noch immer indem Bilder betrachtet wird. 3D-Vision könnte hier nur ein erster Schritt sein. Das Konzept der augmented reality, in der zum Beispiel Datenanalysen direkt live mit dem Bild überlagert werden, würde eine effizientere Untersuchung von komplexen Nanomaterialien ermöglichen und damit die Entdeckung neuere Materialien beschleunigen.