Optical Near-field Electron Microscopy

Neues EU-Projekt 'ONEM' entwickelt ein einzigartiges hybrides Bildgebungsverfahren

04.03.2021

Das Projekt ONEM wird eine neue nicht-invasive Mikroskopietechnik zur Abbildung dynamischer Prozesse an Grenzflächen entwickeln, die sogenannte Optische Nahfeldelektronenmikroskopie.

Unter der Leitung des Physikers Thomas Juffmann von der Universität Wien ist ONEM – das mit einem Budget von 3,7 Millionen Euro ausgestattet ist – einer von nur zwei Anträgen, die im Themenfeld "Measuring the Unmeasurable" der Ausschreibung des Europäischen Innovationsrates erfolgreich waren. Nun erfolgte der Kick-Off für das Projekt.

Das Projekt wird von Forschungsgruppen der Universität Leiden, des J. Heyrovský Instituts für Physikalische Chemie der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Wien durchgeführt. "Die Dynamik an Grenzflächen abzubilden, ist für viele Bereiche in Wissenschaft und Technik von großer Bedeutung. ONEM hat sich den Bau eines Mikroskops vorgenommen, das diese Dynamik auf der Nanoskala abbilden kann, ohne die Probe zu beschädigen", sagt Thomas Juffmann. „Es wird die experimentellen Möglichkeiten von Biolog*innen und Materialwissenschaftler*innen erweitern und neue Einblicke in Prozesse wie Korrosion, das Laden von Batterien oder die Aggregation von Proteinen in Lipiddoppelschichten geben", fährt er fort.

Das Projekt ONEM hat sich zum Ziel gesetzt, eine weltweit einzigartige Bildgebungstechnologie in Europa zu etablieren: die Optische Nahfeldelektronenmikroskopie. Die neue Methode wird komplementär zu den derzeit verwendeten hochauflösenden Mikroskopietechniken sein. "Wir stellen uns eine Technik vor, die die Nichtinvasivität der Untersuchungen durch Licht mit der räumlichen Auflösung der Elektronenoptik kombiniert", erklärt Sense Jan van der Molen von der Universität Leiden. "Die Technik kann durch die Kombination von Niederenergie-Elektronenmikroskopie, ultradünnen hocheffizienten Photokathoden und Flüssigzellentechnologie realisiert werden", fügt er hinzu.

Das Team wird den ersten ONEM-Prototypen bauen und die neue Technik in Grundsatzbeweisstudien in der Plasmonik, Elektrochemie und Molekularbiologie unter Beweis stellen. "Wir würden gerne die Dynamik von Proteinen innerhalb von Lipid-Doppelschichten beobachten. Wenn ONEM uns dies bei hoher Auflösung und über längere Zeiträume ermöglicht, würde dies Türen für viele Untersuchungen in der molekularen Zellbiologie öffnen. Man könnte z. B. die Bildung funktioneller supramolekularer Proteinkomplexe nachverfolgen, die für die Pathologie von Krankheiten von Bedeutung ist", sagt Mariana Amaro vom J. Heyrovský Institut für Physikalische Chemie.

Um eine schnelle Kommerzialisierung der Optischen Nahfeldelektronenmikroskopie zu ermöglichen, wird ONEM eng mit industriellen Partnern (SPECS GmbH, RMD Inc.) zusammenarbeiten. Nun startete die Kollaboration mit einer Kick-off-Veranstaltung und setzte erste Schritte zur Realisierung dieses neuen Konzepts für die zerstörungsfreie Bildgebung im Nanobereich.