Projekte im RUBION

Bakterielle Proteomantwort

Angewandte Mikrobiologie, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Ruhr-Universität Bochum

Wir nutzen Pulslabelling-Experimente, um die Proteinneusynthese in Antwort auf Stress (z.B. Antibiotika-Stress) zu messen.

Gefördert durch: BMBF, Deutsche Forschungsgemeinschaft, National Institutes of Health, EFRE, Investing in your future, NRW, DAAD

Diffusion von H haltigen Spezies in Silikatglas - Entwicklung einer neuen experimentellen Technik

Arbeitsgruppe von Hans-Werner Becker, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Der Transport von Wasserstoff in Gläsern bei niedrigen Temperaturen (unter 200 °C) ist für eine Reihe von Anwendungen von Bedeutung wie z.B. für die Obsidian-Datierung archäologischer Objekte, für die Endlagerung hochradioaktiven Abfalls und vielen mehr. Wir haben verschiedene neue experimentelle Ansätze entwickelt, insbesondere (a) die Möglichkeit wasserstoffhaltige, amorphe Dünnschichten herzustellen, die als Quelle von Wasserstoff ohne freies Wasser dienen und (b) die Möglichkeit geringe Konzentrationen von Wasserstoff unabhängig von der Speziation mit einer hohen Tiefenauflösung von wenigen Nanometern zu messen. Wir beabsichtigen, diese Entwicklungen zu nutzen, um die Diffusion von Wasserstoff in Gläsern unter Bedingungen zu untersuchen, die bislang unzulänglich waren. Ein besonderes Ziel ist es, die Abhängigkeit von der Zusammensetzung bei diesen Bedingungen zu bestimmen und zu verstehen, welche Änderungen im Diffusionsprozess zu einem anderen als dem bei höheren Temperaturen beobachtenen führen.

Gefördert durch: DFG, DFG

Diffusion von Wasserstoff in nominell wasserfreien Mineralen

Arbeitsgruppe von Hans-Werner Becker, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Die stetige Weiterentwicklung analytischer Methoden führte zu der Entdeckung, dass Minerale, die zuvor als wasserfrei galten (nominell wasserfreie Minerale), erhebliche Mengen an Wasser in ihre atomare Struktur einbauen können. Diese Beobachtung veränderte grundlegende Aspekte unserer geodynamischer Modelle. Ein Beispiel ist der Nachweis von Wasser in Mineralen die Teile von Mantel-Xenolithen bilden. Diese Information gilt als ein Beweis dafür, dass die Erde einen "nassen Mantels" besitzt. Um die Gesamtheit des geologischen Wasserkreislaufes in der Erde zu verstehen ist es unter anderem notwendig die Transportraten von Wasserstoff in den unterschiedlichen Phasen in Abhängigkeit von intensiven Variablen (z.B. Temperatur) zu quantifizieren. In diesem Projekt soll mittels Wasserstoff-Implantation und der NRRA Analyse die Diffusion von Wasserstoff in Mineralen insbesondere bei niedrigen Temperaturen erforscht werden.

Entwicklung eines kombinierten Stimulierte-Emissions-Verarmungs- und Raster-Ionenleitfähigkeitsmikroskops

Nanoskopie, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines kombinierten "Stimulated emission depletion" (STED) und Raster-Ionenleitfähigkeitsmikroskops (SICM). Das Instrument wird die gleichzeitige, korrelierte Aufnahme der Topographie und der Proteinverteilung in einer lebenden Zelle mit nicht durch Lichbeugung begrenzter Auflösung ermöglichen.

Gefördert durch: DFG

Fokussierte Ionenstrahl-Implantation von seltenen Erdele-menten in Halbleiter-Nanostrukturen

Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik, Fakultät für Physik und Astronomie, Ruhr-Universität Bochum

Das Projekt umfasst die fokussierte Ionenstrahl-Implantation von Metallionen aus der Gruppe der selte-nen Erden in Halbleiter-Nanostrukturen. Wir konzentrieren uns insbesondere auf den Einbau von Erbi-um-Ionen (Er3+) in Gallium-Arsenid (GaAs). Die optischen Übergänge des Erbiums sollten zu einer Emissi-on von elektro-magnetischer Strahlung bei einer Wellenlänge von 1,54 µm führen. Um die optische Untersuchung dieser Emission besser quantifizieren zu können, ist es entscheidend, nach der Implanta-tion den Einbau des Erbiums in GaAs qualitativ und quantitativ nachzuvollziehen. Hierzu sollen gezielt hochempfindliche Analysemethoden am RUBION genutzt werden. Unter anderem werden Elementana-lysen mit Hilfe von PIXE durchgeführt. Andere Forschungen auf diesem Gebiet haben gezeigt, dass sich durch eine zusätzliche flächige Implantation weiterer Elemente, die Lumineszenz des Erbiums steigern lässt. Hierzu wird u. a. Sauerstoff flächig auf die GaAs:Er Proben implantiert und anschließend die Lumi-neszenz untersucht.

Funktionale ultradünne Werkstoffe durch Atomlagenabscheidung für die nächste Generation der Nanosystemtechnik

Chemie Anorganischer Materialien, Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr-Universität Bochum

Im Projekt werden neue Ausgangsmaterialien (Precursoren) für ALD entwickelt, die auf metallorganischen Verbindungen beruhen. Teststrukturen auf Basis von Schichten und Schichtenfolgen werden entworfen und hergestellt. Messverfahren werden entwickelt, um die Schichten und Schichtenfolgen gezielt zu charakterisieren. Gezielt heißt zum einen, dass die gewonnenen Erkenntnisse zur Schichtstruktur es erlauben werden, deren Einfluss auf das elektronische, mechanische und thermische Verhalten zu verstehen. Andererseits werden die Messverfahren so ausgelegt, dass die Eignung der ALD-Schichten für die spätere Anwendung in der Sensorik bereits hier charakterisiert wird und so gezielte Optimierungen möglich werden.

Herstellung von PbV-Zentren in Diamant

Tieftemperaturspektroskopie, Institut für Quantenoptik, Universität Ulm

Einzigere Gruppe-IV-Defekte in Diamant sind attraktive Spin-Qubits mit hervorragenden optischen Eigenschaften, die sie für die Realisierung effizienter Langstrecken-Verschränkungsprotokolle einzigartig machen. Insbesondere Silizium-Fehlstellen-Zentrum (SiV) und Germanium-Fehlstellen-Zentrum (GeV) sind spektral stabil und besitzen einen hohen Debye-Waller-Faktor (~70%). SiV und GeV haben jedoch eine kurze Spin-Kohärenzzeiten bei 2 K und erfordern eine Kühlung bis einige zehn Millikelvin, um sie zu verlängern. Andererseits wird erwartet, dass Gruppe-IV-Defekte, die auf den schwereren Elementen wie Sn und Pb basieren, bereits bei 2 K eine lange Spin-Kohärenzzeiten aufweisen, wodurch nahezu ideale optische Eigenschaften erhalten bleiben. Daher ist das Engineering dieser Defekte eine höchst wünschenswerte Aufgabe. In diesem Projekt planen wir, die Pb-Fehlstellen-Zentrum in Diamant durch die Implantation von Bleiionen mit unterschiedlichen Energien herzustellen und ihre optischen und Elektronenspineigenschaften zu

Herstellung von Ti-haltigem Quarz durch Ionen-Implantation als Sekundärstandard für die Elektronenstrahl-Mikroanalyse

Diffusion in Mineralien und Schmelzen, Geologie, Mineralogie und Geophysik, Ruhr-Universität Bochum

Die Löslichkeit von Ti in Quarz (SiO2) ist von dessen Bildungstemperatur abhängig. Daher kann der Ti-Gehalt von Quarz aus natürlichen Gesteinen als Geothermometer genutzt werden. Die Elektronenstrahl-Mikrosonde kann zur Quantifizierung des Ti-Gehaltes von natürlichem Quarz genutzt werden. Es muss allerdings die Richtigkeit der Analysen sichergestellt werden, denn Ungenauigkeiten bei der Ti-Bestimmung äußern sich in falschen Temperaturabschätzungen. Zur Verbesserung der Spurenelementanalytik mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde werden Sekundärstandards von Quarz mit definierten Ti-Gehalten benötigt. In dem hier vorgeschlagenen Projekt sollen sechs Quarz-Standards mit definierten Ti-Gehalten von10 μg g-1, 50 μg g-1, 100 μg g-1, 250 μg g-1, 500 μg g-1 und 1000 μg g-1 durch Ionen-Implantation hergestellt werden. Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie soll zur Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung mit der Probentiefe genutzt werden, bevor die hergestellten Materialien durch Aufheizen homogenisiert werden.

Hochenergie-Ionenimplantation

Ionenimplantation für Forschung und Industrie, RUBION / rubitec GmbH, Ruhr-Universität Bochum

In der Abteilung RUBION-Ionenstrahlen werden in dem Bereich industrielle Implantation zusammen mit unserem Partner, der rubitec GmbH im Kundenauftrag Ionenbestrahlungen im MeV Bereich durchgeführt. Dabei steht ein großes Spektrum an unterschiedlichen Ionen zur Verfügung. Der verfügbare Energie- und Dosisbereich ist dabei von der jeweiligen Spezies und der Wafergröße unserer Kunden abhängig. Die Möglichkeiten werden von uns anwendungsabhängig für jeden Kunden auf Anfrage ermittelt. Wir sind in diesem Bereich nach DIN EN ISO 9001: 2015 zertifiziert !

NRRA Analyse von H in natürlichen Granat Proben als Kalibration für FTIR Spektroskopie (Universität Bern, Gruppe Jörg Hermann)

Arbeitsgruppe von Hans-Werner Becker, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Fourier Transform Infrarot (FTIR) Spektroskopie ist eine häufig genutzte Technik zur Messung von Wasser-Spezies in geologischen Proben. Allerdings ist eine Kalibration der Methode für jede Art von Mineral oder Glas notwendig. Wir nutzen deshalb die "Standard-freie" NRRA Technik zur Messung von Wasserstoff-Tiefenprofilen, welche anschließend zur Kalibration von FTIR oder SIMS genutzt werden können. Dieses Projekt ist eine Kollaboration mit Prof. Jörg Hermann und Julien Reynes des Geologischen Instituts der Universität Bern.

Oberflächenchemische Untersuchung von ALD und CVD Dünnschichten

Chemie Anorganischer Materialien, Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr-Universität Bochum

Dieses Projekt unterstützt die schon etablierten RUBION-Projekte der IMC Gruppe. Komplementär zu dem RBS/NRA Projekt werden ausgewählte Dünnschichten der XPS und AES Analyse unterzogen, um Einsichten in ihre oberflächenchemische Zusammensetzung zu erhalten.

Partiell fluorierte Metalloxidfilme

Prof. Stephan Schulz, Anorganische Chemie, Universität Duisburg-Essen

Wir untersuchen derzeit die Abscheidung von Metalloxidfilmen mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) ausgehend von partiell fluorierten Acetylacetonatmetallkomplexen. Hierbei interessiert uns der zusammenghang zwischen dem Fluorierungsgrad der verwendeten Precursoren und der resultierenden Dotierung von Fluor in die Metalloxidschicht (CoO und Co3O4). Einen derartigen Zusammenhang konnten wir bereits mittels TOF-SIMS Messungen feststellen, jedoch nicht ausreichend quantifizieren. Um diese Ergebnisse zu quantifizieren und darüber hinaus auch die Schichten hinsichtlich N-Dotierung und Metall/Sauerstoff-Verhältnis zu untersuchen, würde wir gerne RBS und DNRA Messungen durchführen lassen.

Qualitative und quantitative Analyse von Haupt- und Spurenelementen mit PIXE

Partikel-induzierte Röntgenemission (PIXE), RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Die PIXE-Technik wird für die qualitative und quantitative Analyse von Haupt- und Spurenelementen in verschiedenen Arten von Proben, wie z.B. in Mineralien, Gläsern, Legierungen usw. eingesetzt. Die Konzentrationen von Elementen von Si bis U können in Proben unterschiedlicher Struktur, d.h. in homogenen dünnen oder dicken Proben, sowie in geschichteten Proben bestimmt werden. Mit PIXE können Konzentrationen bis in den Bereich von wenigen ppm bestimmt werden.

Quantifizierung von Gold in Polyaniline mit eingebauten atomaren Goldclustern

Atomare Metalle, Institut für Mikrosystemtechnik, Albert-Ludwigs Universität Freiburg

PANI/Au atomare Metallcluster werden durch die Methode von Jonke et al. hergestellt [1]. Es wurde gezeigt, dass diese Strukturen charakteristische odd/even Effekte zeigen, welche von atomaren Au Clustern mit 1 bis 6 Atomen bekannt sind. Um den Herstellungsmechanismus besser zu verstehen wird eine RBS Analyse benötigt. [1] Jonke et al 2012 J. Electrochem. Soc. 159 P40

Sorption von Modeltensiden an Unterböden

AG Mensch Umwelt - Stumpe, Institut für Geographie und Sachunterricht, Bergische Universität Wuppertal

wird nachgereicht

Strukturelle und funktionelle Analysen an Paarungstyp-Locus kodierten Transkriptionsfaktoren von Penicillium-Arten

Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik, Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik, Ruhr-Universität

Die Gattung Penicillium stellt eine Vielzahl von wichtigen Pilzarten, welche eine Bedeutung für die angewandte Mikrobiologie besitzen. Allerdings ist nur wenig über ihre entwicklungsabhängigen Besonderheiten in Bezug auf ihre sexuelle Vermehrung bekannt. Weiterhin weist die Beobachtung, dass die regulatorische Funktion der Paarungtyp-Locus (MAT)-kodierten Transkriptionsfaktoren (TFs) weit über die Kontrolle von Sexualprozessen hinausreicht, auf ihre besondere biotechnologische Relevanz hin. Die Analyse von MAT-kontrollierten zellulären und entwicklungsspezifischen Funktionen stellt deshalb einen vielversprechenden Forschungsansatz dar. Über die Charakterisierung der MAT-TFs hinaus, sind genregulatorische Netzwerke von Interesse, die durch MAT-Proteine in verschiedenen Penicillium-Arten kontrolliert werden. Wir beabsichtigen einen Einblick in die funktionellen und mechanistischen Eigenschaften von MAT-TFs zu erhalten, um die kooperative Interaktion mit DNA und anderen Proteinen zu verstehen. Deshalb werden wir

Wasserstoffdynamik in Elementarreaktionen auf Molybdänsulfid und -carbid

Physikalische Chemie, Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften, Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen

Die Molybdänverbindungen, MoS2 and Mo(2)C sind vielversprechende Katalysatoren für elektrochemische Anwendungen, z.B. Wasser-Elektrolyseure. In diesem Projekt soll die Dynamik von Wasserstoff in diesen Materialien mit Neutronenstreuung (ILL Grenoble), elektrochemischer Spektroskopie (WH Recklinghausen) und Kernreationsanalyse (dieser Projektantrag) untersucht werden: Absorption, schnelle Diffusion unter Reaktionsbedingungen, Wasserstoff- und Substratphononen sowie ortho-para-Konversion auf kalten Oberflächen. Dazu werden Modellsysteme aus reinen Materialien, Pulverproben und elektrochemische Elektroden verwendet. Erwartete Ergebnisse sind Diffusionsparameter (Bindungsenergien, Pfade, Aktivierungsenergien) und strukturelle und dynamische Kennzeichen der reaktiven Oberflächen. Da Wasserstoffabsorption beobachtet wird und mehrere bewegliche Spezies vorliegen, sind H-Konzentrationsprofile zur vollständigen Auswertung der Neutronenstreu-Daten nötig.

Gefördert durch: Institut Laue-Langevin, Doktorandenstipendium

Wasserstoffimplantation in Olivin (Yale Universität, Gruppe Shun-ichiro Karato)

Arbeitsgruppe von Hans-Werner Becker, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Die Implantation von Elementen des solaren Windes, zum Beispiel Wasserstoff, in planetare Materialien ist ein aktiver Prozess der Verwitterung im Weltraum. Es ist deshalb wichtig diesen Prozess zu erforschen, um dessen Einfluss auf den Wasserstoff-Haushalt planetarer Körper zu verstehen. Wir implantieren deshalb unterschiedliche Fluenzen an Wasserstoff in Olivin, um herauszufinden ab wann eine Wasserstoff-Sättigung in diesem Mineral erreicht ist. Dieses Projekt ist eine Kollaboration mit Shun-ichiro Karato, Jiang Zhenting und Qinting Jiang der Yale Universität.

Weiterentwicklung der STED- und SICM-Instrumente

Nanoskopie, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Dieses Langzeitprojekt umfasst die stetige Weiterentwicklung und Optimierung der STED- und SICM-Instrumente des RUBION.

Gefördert durch: DFG

Wismut Spins in Silizium für Quantum Computing

Quantronics, CEA Saclay, Université Paris-Saclay

Unsere Forschungsgruppe ist Experte für hybride Quantengeräte, bei denen Spins in Festkörpern an supraleitende Quantenschaltungen gekoppelt sind. Wir verwenden diese Geräte für Quantencomputeranwendungen. Insbesondere entwickeln wir spinbasierte Quantenspeicher für Mikrowellenphotonen. Für diese Anwendung benötigen wir die Implantation von Wismutatomen in ein Siliziumsubstrat. Die Wismutatome bilden beim Abkühlen auf niedrige Temperatur Donoren, deren Elektronenspin eine sehr lange Kohärenzzeit hat. Daher werden wir in diesem Projekt Siliziumsubstrate (isotopisch angereichert mit dem kernspinfreien Si28-Isotop) bereitstellen und die Implantation von Wismutionen von Rubion anfordern.