2026-03-122026-03-12https://hdl.handle.net/11420/62033Die Ausrichtung der Technischen Universität Hamburg hin zu einer nachhaltig handelnden Institution mit Forschungsexzellenz definierte maßgeblich die neue Forschungsstruktur mit fünf strategischen Forschungsfeldern. Mehrere dieser Felder, z. B. „Advanced Materials & (Bio-) Processes“ sowie „Environmental & Energy Systems“ spiegeln sich in den aktuell geplanten Forschungsgroßprojekten, dem Sonderforschungsbereich 1615 „Smart Reactors“, dem Bundesexzellenzcluster „BlueMat: Water-Driven Materials“ und der Verlängerung des Graduiertenkollegs 2462 „Prozesse in natürlichen und technischen Partikel-Fluid-Systemen“ wider. Diese Projekte und die im Antrag beschriebenen Forschungsvorhaben sind auf die Analyse von Probensystemen in Umgebungen mit dynamisch wechselnden Parametern angewiesen. Wesentliche Anforderungen dieser Vorhaben für Probenuntersuchungen auf mikroskopischer Ebene sind, neben feuchten Umgebungen, auch oxidierende und reduzierende Bedingungen bei Temperaturen im Bereich von -20 °C bis 1400 °C. Um derartige Untersuchungen gewährleisten zu können ist ein Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop erforderlich. Besonders die Möglichkeit mittels Feldemissionskathode und speziellem Halter temperatur- und gaskontrollierte Experimente von elektronentransparenten Proben mit einer Strukturauflösung von wenigen Nanometern im Rastertransmissionsmodus durchzuführen ist eine notwendige Bedingung für die Analyse nanoporöser Systeme, wie z.B. Aerogele. Auch Benetzungsstudien von elektronentransparenten Baustoff- oder nanoporösen Siliziumproben sind nur in einem Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop mit Rastertransmissionsmodus möglich und z.B. mit in-situ Flüssigkeitshaltern für Transmissionselektronenmikroskope nicht durchführbar. Um eine Verbesserung der Bildqualität auch unter hohen Temperaturen und Partialdrücken zu erreichen, ist zusätzlich die Bildgebung mittels absorbiertem Elektronenstrahlstrom notwendig. Als wichtige Komponente für eine konstante Überwachung der Gasumgebung ist ein Massenspektrometer vorgesehen. Die Betriebseinheit Elektronenmikroskopie ist das nutzerbasierte Gerätezentrum für Elektronenmikroskopie der Technischen Universität Hamburg. Die seit 2011 kontinuierliche Modernisierung der Betriebseinheit Elektronenmikroskopie mit leistungsfähigen Elektronenmikroskopen sowie Ausstattung für Probenpräparation und Tomographie war eine maßgebliche Voraussetzung, um wettbewerbsfähige Forschung, z.B. für den Sonderforschungsbereich 986, zu ermöglichen. Zahlreiche laufende und künftige Forschungsvorhaben in den Materialwissenschaften, der Verfahrenstechnik sowie der Baustofftechnik bauen in Form von Einzel- oder Verbundprojekten auf eine leistungsfähige Elektronenmikroskopie auf. Mit dem hier beantragten Environmental und in-situ Rasterelektronenmikroskop wird es möglich sein, die geplanten Forschungsvorhaben durchzuführen, die auf die Analyse von Probensystemen in wechselnden Umgebungsbedingungen angewiesen sind.The direction of the Hamburg University of Technology towards becoming a sustainable institution with research excellence has significantly defined the new research structure with five strategic research fields. Several of these fields, e.g. "Advanced Materials & (Bio-) Processes" and "Environmental & Energy Systems" are directly reflected in the currently planned large-scale research projects, the Collaborative Research Center 1615 "Smart Reactors", the Federal Cluster of Excellence "BlueMat: Water-Driven Materials" and the extension of the Research Training Group 2462 "Processes in Natural and Engineered Particle-Fluid Systems". These projects and those described in this proposal rely on the analysis of sample systems in environments with dynamically changing parameters. Key requirements of these projects for sample investigations at the microscopic level include, in addition to humid environments, oxidizing and reducing conditions at temperatures ranging from -20 °C to 1400 °C. To ensure such investigations, an environmental and in-situ scanning electron microscope is required. Especially the possibility to perform temperature- and gas-controlled experiments of electron-transparent samples with a structural resolution of a few nanometers in scanning transmission mode by means of a field emission cathode and a special holder is a necessary condition for the analysis of nanoporous systems, such as aerogels. Also, wetting studies of electron-transparent building material or nanoporous silicon samples are only possible with scanning transmission mode in an environmental and in-situ scanning electron microscope and are not feasible with, for example, in-situ liquid holders for transmission electron microscopes. Additionally, to achieve an improved image quality even under high temperatures and partial pressures, imaging by means of absorbed electron beam current is necessary. A mass spectrometer is intended as an important component for constant monitoring of the gas environment. The Electron Microscopy Unit is the user-based equipment center for electron microscopy at Hamburg University of Technology. The continuous modernization of the Electron Microscopy Unit since 2011 with powerful electron microscopes as well as equipment for sample preparation and tomography was a key prerequisite to enable competitive research, e.g. for the Collaborative Research Center 986. Numerous current and future research projects in materials science, process engineering and building materials technology are based on high-performance electron microscopy in the form of individual or joint projects. With the environmental and in-situ scanning electron microscope applied for here, it will be possible to carry out the planned research projects that rely on the analysis of sample systems in changing environmental conditions.