Generációváltást jelentő elektronmikroszkóp beszerzése, a magyar anyagtudomány open laboratóriuma

A forrás leírása

A) Jelen projekt során beszerzésre kerül egy modern a lencsehibákat kiküszöbölő (aberráció korrigált) transzmissziós elektronmikroszkóp, amely mind TEM, mind pásztázó üzemmódban (STEM) működik. Ezzel nemcsak egy képalkotó eszköz kerül a kutatás használatába, hanem az elektronsugár – szilárdtest kölcsönhatást kihasználva, az energiadiszperzív röntgenanalízissel (EDS) kémiai összetételt is meghatározhatunk és elemeloszlási térképeket készíthetünk. Az elektronmikroszkóp az anyagtudomány leghatékonyabb eszköze a nanométeres skálán. A beszerzendő S/TEM mikroszkóp 200 kV-os, de 80 kV-on is használható, ezzel megnyílik a lehetőség a sugárérzékeny anyagok, vagy akár egyes biológiai minták vizsgálata előtt is. Meg kívánjuk valósítani a már megnyert saját projektjeinket, GaN, ZnO és grafén szerkezetek növesztését és vizsgálatát, új grafént tartalmazó kompozit kerámiák, nagy entrópiájú ötvözetek és ODS acél fejlesztését, új napelem szerkezetek vizsgálatát, kétkomponensű katalizátorok fejlesztését. Vizsgálni kívánjuk reaktortartály anyagának szerkezeti változását fárasztás hatására, valamint amorf szilícium alacsony hőmérsékletű kristályosodását Ni adalék hatására. Tanulmányozunk meteoritokban talált gyémántot összehasonlítva a növesztett gyémántokkal és lézerrel kristályosított gyémánt fázisaival (utóbbi SzFI együttműködés Gali Ádám lendületes csoportjával). További felhasználási területeket és partnereket mutatnak a (teljesség igénye nélkül) csatolt támogató nyilatkozatok. A projekt Az S3 szakosodási stratégián belül leginkább az Intelligens technológiákhoz kapcsolódik, ezen belül több ponton is világos a kapcsolódás: a „különleges anyagok, korszerű anyagok, modern anyagtechnológiák” és az „elektronika és félvezető-technológia” kategóriákban nagy jelentőségű. TOvábbá erősen kapcsolódik a Fejlett jármű- és egyéb gépipari technológiák ágazati prioritáshoz is, amit a Robert Bosch Kft. és Technoorg Linda Kft. ajánlólevele (csatolva) is bizonyít, különös tekintettel a gépgyártás anyagtudományi, anyagtechnológiai, nanotechnológiai, elektronikai alkalmazásaira. Egyes esetekben felmerülhet a kapcsolódás a Tiszta és megújuló energiák prioritáshoz, amennyiben atomenergiai és napelemes fejlesztésekben hasznosítjuk a berendezést. Látható tehát, hogy több ponton is illeszkedik a Nemzeti Intelligens Szakosodási Stratégia intelligens technológiáihoz. Az anyagtudomány ma az intelligens technológiák elválaszthatatlan részét képezi. A projekt rendkívül jól hasznosulhat az autóiparban és mindenhol, ahol bevonatok kellenek, a nanotechnológiában, a félvezető elektronikában és a szenzorok terén. A világ sikeres technológiai fejlesztéseit megnézve láthatjuk, hogy anyagtudományi háttér és kifejezetten elektronmikroszkópia nélkül nem jöhettek volna létre. A fejlesztés hasznos a Paksi erőműtől kezdve a Bosch és Audi által képviselt járműipari anyagfejlesztésekig. Versenyképes hátteret biztosít magyar KKV-k számára. Ugyanakkor a tudományos sikerek elérhetőségét biztosítja számos kutató számára. Jelentős hálózatosodást tartalmaz, a káros anyag kibocsátás csökkentésén keresztül hozzájárul az élhető környezet fenntartásához. Maga a mikroszkópos csoport eddig annak köszönhette sikereit, hogy a rendkívül széles anyagtudományi, kémiai és ásványtani témák, amelyeket művel igen korszerűek és ezekhez nagyszámú mintát tudtak preparálni. Ugyancsak szükséges volt, hogy a jelen berendezéseiket (köztük a két transzmissziós elektronmikroszkópot) folyamatosan működőképes szinten tartsák. Mindezek után kutatóik alkalomszerűen külföldre (Jülich, Németország; Ljubljana, Szlovénia, Nagoya, Japán; Linköping, Svédország) utaztak, hogy ott a legmodernebb aberráció korrigált mikroszkópokat használva egészítsék ki méréseiket. Ezek rendkívül sokat adtak az eredményekhez (egy alkalommal az is előfordult, hogy feltevéseiket cáfolták). Mindezen lehetőség most a jelen projektnek köszönhetően Budapestre kerülne. Az új infrastruktúra újabb és újabb részletek és információk feltárását teszi lehetővé. Például lényeges különbség, ha nemcsak azt tudjuk publikálni, hogy egy szilícium hordozó tetején egy vékony félvezető réteget sikerült növeszteni, hanem azt is felfedezzük, hogy a szilícium tetején két atomrétegnyi Si3N4 képződött és erre nőtt a vékony rétegünk és így már érthetők és magyarázhatók annak új tulajdonságai. Pontosan ezek a nano, vagy sub-nano skálán elérhető adatok azok, amelyekkel a magas impakt faktorú folyóiratokban tudományos cikkeket írhatunk. Magyar partnereinktől (nanoméretű SiC szemcsék, gyémánt, katalízis, …) egyre inkább olyan megkereséseket kapunk, amelyek ezen a skálán és pontossággal igényel információt. Még egyszer itt is érdemes kiemelni, hogy az aberráció korrigált mikroszkópiában a minta szélén (illetve határfelületek és hibák környezetében) a delokalizáció megszűnik. Elképzelhető, hogy ez milyen fontos a pici krisztallitok leképezésében. Bár a csapatunk egyben van, a korábbi években két tehetséges fiatalt is elvesztettünk, mert külföldre távoztak. Egyikük (Kovács András) állandó szerződést kapott Jülichben az Ernst Ruska Center-ben. Mivel vele rendszeres szakmai kapcsolatot tartunk, most az ő tapasztalata (egyebek mellett 5 aberráció korrigált mikroszkóp) segít nekünk a legjobb berendezés kiválasztásában és telepítésében. Az új infrastruktúra azt is lehetővé teszi, hogy a korábban általunk felhasználóként igénybe vett hálózatokban (Esteem 1, ill. Esteem 2, http://esteem2.eu/) tagokként is részt vegyünk. Erre a beszerzendő modern műszer mellett az is reményt ad, hogy a mikroszkópiában a mintakészítés rendkívül speciális és időigényes munkát igényel, ebben viszont kiemelkedően jók vagyunk. Tehetséges fiataljaink az új berendezés beszerzése után rövidebb tanulmányutakra természetesen utazhatnak, de a korszerű berendezés, a szakmai eredmények megszerzésének lehetősége az országban fogja tartani őket. Mindezt úgy, hogy egy új, modern, lényegesen új lehetőségeket teremtő berendezés az eddiginél is több fiatalt fog az osztályra vonzani. A tervezett műszer megbízható, világszerte megfelelő referenciákkal és Magyarországon képviselettel rendelkező cégektől beszerezhető, szervizük és az alkatrész-utánpótlás biztosított, így a projekt műszaki megvalósításának nincs akadálya. B) A beszerzendő műszer teljesítőképességének optimális kihasználásához speciális igényeket kell kielégítenünk. Ezek közül talán az első a rezgésmentes alap elkészítése. Az új berendezés egy 25 éves mikroszkóp (Philips CM20) helyére kerül. Mivel ezt a régebbi mikroszkópot a telephelyen belül költöztetnünk kellett 2012 végén, akkor az új mikroszkópos szobában kialakítottunk egy nagyméretű rezgésmentes alapot, amely 3 méter mély beton téglatest, alul és oldalt ipari parafával elszigetelve a környezettől. Méretezésénél figyelembe vettük a jelenleg kapható Cs-korrigált (S)TEM-ek követelményeit. Rendelkezésre áll a szükséges méretű helyiség és a megfelelő vízhűtés. A légkondicionáló hűtésben szükségessé válhatnak módosítások, ill. a szoba ajtaját hangszigeteltre kell cserélnünk. Ugyancsak szükségessé válhat a külső szórt mágneses tér kompenzálása egy Faraday-kalitka szerű kompenzátorral. Ilyen eszköz működik a meglévő 300 kV-os mikroszkópunknál is és az ott specifikált érték tizedére csökkenti a szórt mágneses teret. A megfelelő labor feltételek kialakításában tehát van tapasztalatunk, költségét 8 milló Ft-ra becsüljük.

Források

• Pályázati Portál ↗