Dual-Beam-FIB
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit einer in Schichtsystemen nachgewiesenen optischen Auflösung von 0.8 nm, einem mächtigen Pattern-Generator für das Ionenstrahlätzen und einer STEM-Stage in Kombination mit einem EDAX-System, was für dünnen Schichten ausgelegt ist, kann die Dual-Beam-FIB Helios NanoLab 600 von FEI als ideale Nanowerkbank für die Strukturierung großer Arrays von Nanostrukturen oder für die analytische Mikrostrukturanalyse von Nanopartikeln bis zu einer Größe runter bis 5 nm Durchmesser angewendet werden. Im Hinblick auf die Entwicklung von magnetischen Co-Basis Nanopartikeln in der DFG-FOR 945 und der Realisierung von nanopartikulären GMR-Sensoren im BMBF-Projekt MagNoP hat der Einsatz dieser Dual-Beam-FIB wesentlich zum Erfolg dieser Projekte beigetragen. Routinemäßig können die über chemische Verfahren hergestellten Nanopartikel in der Dual-Beam-FIB sowohl hinsichtlich ihrer Größenverteilung quantifiziert werden, wie auch hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung, die auch im Querschnitt gemessen werden kann und damit über Core/Shell-Gradienten Auskunft geben kann. Damit ist für jede Probencharge ein schnelles und direktes Feedback möglich, um notwendige Korrekturen der Herstellungsparameter durchzuführen. Für die Herstellung von magnetoresistiven GMR- und TMR-Sensorarrays im Rahmen des DFG-SFB 613 und der BMBF-Projekte MagRat und Bead.Plus ist die Dual-Beam-FIB sowohl zur Sensor-Strukturierung wie auch zur Analyse der Schichtstrukturen eingesetzt worden. Auch ist die Wechselwirkung von 10 nm großen Co-Nanopartikeln mit Hilfe von TMR-Array-Sensoren vermessen worden, wobei die Details der jeweiligen Nanopartikelanordnung auf den Sensorflächen nach jeder Transportmessung mittels der Dual-Beam-FIB bestimmt worden ist. Dabei können die Schichtsysteme mittels der automatisierten Querschnittslamellenschneidetechnik zu dem sehr schnell für weitere Untersuchungen in HRTEMs präpariert werden, was wiederum die Zeitdauer einer Feedbackschleife erheblich verkürzt. Während der ersten drei Jahre nach der Inbetriebnahme der Dual-Beam-FIB haben wir auch dem Wunsch von Prof. Dr. Uwe Morgner vom Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität Hannover entsprochen und die Dual-Beam-FIB zur Herstellung von Arrays von Bowtie-Antennen mit 20 nm Feedgap zur Einkopplung von Laserlicht zur Erzeugung höherer harmonischer Strahlung angewendet. Die dabei erlernten Techniken stehen nun auch für ähnliche Projekte in der Zukunft zur Verfügung. Über die interdisziplinär angelegte Zusammenarbeit zwischen den naturwissenschaftlichen Fakultäten an der Universität Bielefeld bestand auch der Wunsch die Dual-Beam-FIB für biologische Fragestellungen auszurichten. Eine dabei sehr interessante Technik ist die 3D-Tomographie an biologischen Proben, die nicht eingefroren werden, sondern nach einer chemischen Fixierung in Polymerharz eingebettet werden, um sie dann in der Dual-Beam-FIB Schnitt für Schnitt zu zerlegen und diese Schnitte softwarebasiert wieder zu einem 3D-Modell zusammenzubauen. In Kooperationen mit Dr. Achilleas Frangakis vom Institut für Biophysik der Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt ist diese Technik erfolgreich an der tomographischen Reproduktion eines Mäusenierenglomerulus gelungen. Damit ist diese Technik nun auch in Bielefeld etabliert und soll künftig für die Untersuchung der Wechselwirkung von Stammzellen auf verschiedenen metallischen Oberflächen in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. C. Kaltschmidt und Prof. Dr. B. Kaltschmidt vom Institut für Zellbiologie der Fakultät für Biologie der Universität Bielefeld genutzt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Number sensitive detection and direct imaging of dipolar coupled magnetic nanoparticles by tunnel magnetoresistance sensors. Appl. Phys. Lett. 95 (2009) 163106
C. Albon, A. Weddemann, A. Auge, D. Meißner, K. Rott, A. Hütten
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.3253410) - Tunneling magnetoresistance sensors for high resolutive particle detection. Appl. Phys. Lett. 95 (2009) 023101
C. Albon, A. Weddemann, A. Auge, K. Rott, A. Hütten
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.3179241) - High resolution imaging of surface patterns of single bacterial cells. Ultramicroscopy 110 (2010) 1290
D. Greif, D. Wesner, J. Regtmeier, D. Anselmetti
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2010.06.004) - Review and Outlook: From single nanoparticles to selfassembled monolayers and granular GMR-sensors. Beilstein J. Nanotechnol., 1 (2010) 75
A. Weddemann, I. Ennen, A. Regtmeier, C. Albon, A. Wolff, K. Eckstädt, N. Mill, M. Peter, J. Mattay, C. Plattner, N. Sewald, A. Hütten
(Siehe online unter https://doi.org/10.3762%2Fbjnano.1.10) - Review: How to design magneto-based total analysis systems for biomedical applications. Biosensors and Bioelectronics 26 (2010) 1152
A. Weddemann, C. Albon, A. Auge, F. Wittbracht, P. Hedwig, D. Akemeier, K. Rott, D. Meißner, P. Jutzi, A. Hütten
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.bios.2010.06.031) - From Nanoscale Liquid Spheres to Anisotropic Crystalline Particles of Tin: Decomposition of Decamethylstannocene in Organic Solvents. Small, 7 (2011) 3075
Axel Dreyer, Inga Ennen, Thomas Koop, Andreas Hütten, Peter Jutzi
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/smll.201101085) - Nanopore Translocation Dynamics of a Single DNA-Bound Protein. Nano Letters, 11 (2011) 2978
A. Spiering; S. Getfert, A. Sischka, P. Reimann, D. Anselmetti
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/nl201541y) - From Magnetic Nanoparticles to Magnetoresistive Biosensors. Acta Physica Polonica A, 121 (2012) 420
I. Ennen, C. Albon, A. Weddemann, A. Auge, P. Hedwig, F. Wittbracht, A. Regtmeier, D. Akemeier
(Siehe online unter https://doi.org/10.12693/APhysPolA.121.420) - Thickness dependence of the martensitic transformation, magnetism, and magnetoresistance in epitaxial Ni-Mn-Sn ultrathin films. Phys. Rev. B 85 (2012) 214118
A. Auge, N. Teichert, M. Meinert, G. Reiss, A. Hütten, E. Yüzüak, I. Dincer, Y. Elerman, I. Ennen, and P. Schattschneider
(Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.214118)
