Sparsamere Flugzeuge, schnellere Smartphones, langlebigere mobile Endgeräte: Neue Materialien, die bis in ihre Nano-Strukturen präzise gefertigt sind, ermöglichen die Herstellung solcher umwelt- und benutzerfreundlichen Technologien. Mathematiker der Universität Graz haben eine Methode entwickelt, mit der sich die chemische Zusammensetzung dieser Materialien auf atomarer Ebene in 3D darstellen lässt. Die Erkenntnisse wurden soeben im Fachjournal Nanoscale veröffentlicht.
„Im Fall von Legierungen spielen beispielsweise chemische Phasenübergänge eine wesentliche Rolle, die mit vorhandenen Methoden nur unzulänglich abgebildet werden können. Die Verteilung von Elementen im Nano-Bereich hat hier aber große Auswirkungen auf die Eigenschaften der Materialien“, beschreibt Kristian Bredies vom Institut für Mathematik und Wissenschaftliches Rechnen der Universität Graz. Um mit diesen Legierungen leichte, aber feste Flugzeugwände oder auch besonders effiziente Halbleiter produzieren zu können, muss man die exakte Struktur und chemische Zusammensetzung des Materials analysieren können. Die dafür eingesetzte Elektronentomografie hat bis dato nur unscharfe Bilder geliefert. Bredies und sein Team haben nun aber einen Algorithmus gefunden, der das Rauschen entfernt und auf Nano-Ebene sehr präzise 3D-Einsichten ermöglicht.
Entwickelt wurde die Methode in Zusammenarbeit mit der TU Graz. Am dortigen Zentrum für Elektronenmikroskopie, wo die tomografischen Daten aufgenommen werden, kommt sie auch bereits zum Einsatz. „Da es sich um Grundlagenforschung handelt, sind weitere Anwendungen, etwa in den Biowissenschaften oder in der Medizin, natürlich denkbar“, ergänzt Bredies.
