Projekte im RUBION

(α,γ) reaction studies relevant to the astrophysical p-process nucleosynthesis

UoI, Universität von Ioannina, Universität von Ioannina

In the framework of this project we propose the study of (α,γ) reactions relevant to the astrophysics p-process nucleosynthesis. Specifically, we are aiming to the experimental and theoretical investigation at astrophysical beam energies selected (α,γ) reactions, such as: 73Ge(α,γ)77Se and 102Pd(α,γ)106Cd. The goal of the study, is by using the 4π NaI(Tl) detector to provide experimental data in previously unexplored energy regions or in beam energies were the existing experimental information is insufficient for setting firm constrains of the theoretical model calculations. Accordingly, we suggest the study of the excitation function of the above mentioned reactions for α-beam energies between 6-15 MeV, as provided by Dynamitron Tandem Laboratorium (DTL) of the Ruhr-Universität Bochum and by adopting an energy step of the order of 0.5 MeV.

Adaptationen der chloroplastidären Proteintransportmechanismen während der Evolution der Landpflanzen

Molekularbiologie pflanzlicher Organellen, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Ruhr-Universität Bochum

Im Zuge der Evolution der Chloroplasten aus einem cyanobakteriellen Endosymbionten wurden die ursprünglichen prokaryotischen Proteintransportmechanismen verändert und mit neuartigen Mechanismen kombiniert, um den Proteintransport in Chloroplasten zu ermöglichen. Im Rahmen des Projekts sollen die molekularen Details des post- und cotranslationalen Transports von Thylakoidmembranproteinen in dem Moos Physcomitrium patens analysiert werden. Diese Daten sollen Einblicke in die evolutionären Triebkräfte ermöglichen, die die drastischen molekularen Anpassungen während der Evolution der Landpflanzen ausgelöst haben.

Auswirkungen von Nährstoffeinträgen auf den Kohlenstoffumsatz stadtnaher und -ferner Waldböden

AG Marschner, Geographisches Institut, Ruhr-Universität Bochum

Nach einer 7-tägigen Vorinkubation werden den feuchten Bodenproben 14C gelabeltes Substrat und bestimmte Nährstoffkombinationen hinzugefügt. Die Inkubation erfolgt in einem CarbO2Bot® Gerät, welches das durch die Mikroorganismen entstandene CO2 durch Änderungen in der elektrischen Leitfähigkeit einer alkalischen Lösung ermittelt. Nach bestimmten Intervallen wird die Lösung ersetzt und das enthaltene 14CO2 in einem Scintillations Counter bestimmt (Perkin Elmer Tri-Carb 2800 TR). Diese Methode ermöglicht es, das substratbürtige CO2 von dem SOC-bürtigen CO2 zu unterscheiden, um dadurch den sog. Priming Effekt zu berechnen. Die Enzymaktivität wird nach der multi-microplate-assay Methode nach Marx et al. (2001) bestimmt. Der Bodenlösung wird ein fluoreszierendes Substrat (MUF/AMC) hinzufügt, dessen Fluoreszenz bei Enzymaktivät durch ein Microplate Reader Tecaninfinite F200 Gerät im Wellenlängenbereich 360/460 nm gemessen wird.

CO2BioFeed

Carbon Sources and Conversion, Institut für Thermo- und Fluiddynamik, Ruhr-Universität Bochum

Im Rahmen von CO2BioFeed soll ein Zugang zur nachhaltigen industriellen Herstellung von Basischemikalien erarbeitet werden. Das Ziel des Projektes liegt darin, CO2 mit Olefinen aus erneuerbaren Quellen in wertvolle Zwischenprodukte umzusetzen. Der Schlüssel ist die Verwendung von CO2 als Oxidationsmittel für die Epoxidierung von kurzkettigen Alkenen und als Carboxylierungsmittel für die Insertion in die C-H-Bindung kurzkettiger Alkene, wobei Acrylsäure-Derivate gebildet werden. Im Rahmen des Projekts werden auf die Umsetzung von CO2 maßgeschneiderte silber-basierte Mischoxide (Mo, V, Te, Ce, Zr) charakterisiert. Das Gefährdungspotential der Proben wird als niedrig eingestuft. Einsatz von XPS ist eine zentrale Methode für die umfassende Charakterisierung der Proben und zielt auf Aufklärung von Struktur-Wirkungsbeziehungen.

Charakterisierung der Dichte und Zusammensetzung von Übergangsmetallnitriden

Neue Materialien und Grenzflächen, Institut für Werkstoffe, Ruhr-Universität Bochum

Die Eigenschaften von Übergangsmetallnitriden (TM-N) hängen in hohem Maße von deren chemischen Zusammensetzung und Dichte ab. Die Dichte und Zusammensetzung hängen wiederum von den Syntheseparametern ab (z.B. Temperatur und Plasmaeigenschaften. Übergangsmetallnitride wurden mittels Magentronsputtern bei unterschiedlichen Prozessparametern hergestellt. Mechanische Eigenschaften wie der E-Modul und die Härte werden mittels Nanoindentierung ermittelt und die mechanische Schichtspannung mittels Substratkrümmungsmethode gemessen. Das Ziel des Projekts ist es Eigenschaftszusammenhänge zwischen Zusammensetzung, Dichte und mechanischen Eigenschaften zu erkennen und diese mit den Syntheseparametern zu vergleichen. Das Projekt ist Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs SFB-TR 87.

Einwöchiges Blockpraktikum Ionenstrahlanalyse

Fortgeschrittenenpraktikum Physik, Experimentalphysik, Ruhr-Universität Bochum

Versuche an den Beschleunigern für Studierende der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Paderborn.

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, DFG

Fe-Mg Interdiffusion in Pyroxen

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

Pyroxene sind eine mineralogische Hauptkomponente in vielen unterschiedlichen magmatischen Gesteinen. In dem letzten Jahrzehnt wurde die Diffusionschronometrie mittels Haupt- und Spurenelementzonierung in Pyroxenen zunehmend genutzt. Allerdings wurde diese Anwendung und die implizierten Aussagen durch die unvollständigen experimentellen Diffusionsdaten eingeschränkt. Neue Fortschritte bei den experimentellen und analytischen Möglichkeiten, um Proben auf der Nano-Skala zu untersuchen, erlauben uns jetzt die dringend benötigten Diffusionsdaten genau zu messen. In unserem neuartigen experimentellen Ansatz werden wir Diffusionspaare mit einer dünnen Schicht mittels Laserstrahlverdampfung (pulsed laser deposition, PLD) herstellen und diese nach dem Diffusionsexperiment mit verschiedenen analytischen Methoden auf der nm-Skala untersuchen. Am RUBION verwenden wir RBS zur Bestimmung der Fe-Difusionsprofile.

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Fokussierte Ionenstrahlimplantation von seltenen Erdelementen 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 seltenen Erden in Halbleiter-Nanostrukturen. Wir konzentrieren uns insbesondere auf den Einbau von Erbium-Ionen (Er3+) in Gallium-Arsenid (GaAs). Die optischen Übergänge des Erbiums sollten zu einer Emission 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 Implantation 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 Lumineszenz 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.

H diffusion in ITO

Laser Prozesse FZJ, Institut für Energie und Klimaforschung 5 - Photovoltaik, Forschungszentrum Jülich

Obwohl ITO (Indium-Zinn-Oxid) ein weit verbreitetes transparentes leitfähiges Oxid ist, wurde die H-Diffusion in ITO bisher nicht im Detail untersucht. Insbesondere für die Anwendung als Kontaktschicht in photovoltaischen Geräten wurden und werden ITO-Schichten intensiv genutzt. Für die meisten PV-Bauelemente spielt Wasserstoff eine entscheidende Rolle, da er die Passivierung der Si-Oberfläche beeinflusst. Daher ist die Bewegung von H-Atomen in ITO-Schichten für das Verständnis der Leistung von PV-Bauelementen von Bedeutung. Daher planen wir, Wasserstoff in ITO-Schichten zu implantieren. Mit Hilfe der Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) und der Effusionsspektroskopie wird die Diffusion von Wasserstoff in den Schichten untersucht und der Diffusionskoeffizient anhand der Arrhenius-Abhängigkeit des Tiefenprofils ermittelt. Parameter: * der H-Peak sollte in einer Tiefe von etwa 0,1-0,15µm in die 0,6µm dicken ITO-Schichten (ITO auf c-Si-Substrat) implantiert werden * Implantationen: 10E15 und 3E15/cm^2

Investigating the composition of perovskite layers applied into electroluminescent devices such as lasers, and LEDs

AG Riedl, Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente, Bergische Universität Wuppertal

The work includes material development and structural Layering of perovskite for electroluminescence and laser applications. Different layer formation procedures such as pure liquid phase processes, pure vacuum deposition, as well as hybrid deposition processes are demonstrated. The work aims to study and optimize luminescence quantum efficiency and optical amplification and to understand the relationship between composition / structure and optical amplification. And then, selected materials are integrated into electroluminescent devices.

Modulpraktikum: 3[H]-Ouabain-Bindungstudie an mit Schilddrüsenhormon stimulierten neuralen Kulturen (WS22/23)

Nanoskopie, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Dieses Praktikum ist Teil der Masterstudiengänge Biochemie und iSTEM.

Molekularbiologisches Praktikum

Lehrstuhl Biochemie I - Rezeptorbiochemie, Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr-Universität Bochum

In vitro-Transkription mit radioaktiver Markierung

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.

Ouabain-Bindungsstudien an Zellkulturen des zentralen Nervensystems

Nanoskopie, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Im Rahmen dieses Projekts werden Zellkulturen aus dem zentralen Nervensystem von neugeborenen Ratten gewonnen. Die aus hauptsächlich Neuronen und Astrozyten bestehenden Kulturen werden für vier Tage mit Wachstumsfaktoren oder anderen Proteinen und Faktoren behandelt, die dafür bekannt sind, die Erregbarkeit der Neurone zu modulieren. Mit der Ouabain-Bindungsstudie möchten wir untersuchen, ob eine erhöhte Erregbarkeit der Neurone auch zu einer vermehrten Expression von Na+/K+-ATPasen in diesen Zellen führt. Dazu benutzen wir Tritium-markiertes Ouabain, das selektiv an die Na+/K+-ATPase bindet, um die Dichte dieses Enzyms in der Membran zu bestimmen.

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 Sauerstoff, Vanadium und Dotierstoffen (M) in V-M-O Dünnschichtbibliotheken

Neue Materialien und Grenzflächen, Institut für Werkstoffe, Ruhr-Universität Bochum

VO2 ist aufgrund seines Phasenübergangs von Halbleiter zu Metall von Interesse. Die Elmentaladdition kann die Übergangseigenschaften von VO2 modulieren. Um den Effekt der Elementdotierung systematisch zu untersuchen, werden V-M-O-Dünnschichtbibliotheken mit kontinuierlicher Verteilung der Zusammensetzung durch Magnetron-reaktives Co-Sputtern hergestellt. Die Dotierstoffkonzentration (M) wird durch Rutherford-Rückstreuspektrometrie (RBS) bestimmt. Zusätzlich wurde berichtet, dass die Stöchiometrie von VOx, z. B. das Verhältnis von Sauerstoff zu Metallen, auch die Übergangseigenschaften beeinflussen kann.Um die Sauerstoffmenge zu schätzen, wird die Kernreaktionsanalyse (NRA) an den Bibliotheken durchgeführt.

Gefördert durch: DFG, DFG

Sorption von Modeltensiden an Unterböden

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

wird nachgereicht

Spezialisierte Dünnschichtanalyse mittles hochenergetischer Strahlung

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

Dieses Projekt widmet sich der Dünnschichtanalyse ausgewählter Zielmaterialien, die von der IMC Gruppe in Kooperation mit Partnern aus der Forschung und Industrie hergestellt wurden. Ausgewählte, primär metallische, Schhichten werden mittles Ionen- und Röntgenstrahlen charakterisiert, um Einblicke hinsichtlich des Einflusses von Herstellungstechniken und Parametern auf die Schichtzusammensetzung und deren nutzbaren Eigenschaften zu gewinnen.

Untersuchungen der Wachstumskegel-artigen Strukturen an den Ausläuferspitzen von Oligodendrozytenvorläuferzellen

Nanoskopie, RUBION, Ruhr-Universität Bochum

Oligodendrozyten sind für die Myelinisierung im Nervensystem verantwortlich und ermöglichen so eine schnellere Aktionspotenzialausbreitung. Ihre Vorläuferzellen (OPCs) migrieren von der subventrikulären Zone zu ihren Zielzellen. Sie sind in der Lage, Myelinschichten zu erneuern oder zu reparieren. Eine Störung kann zu unmyelinisierten Axonen im Nervensystem führen. Dies ist ein typisches Symptom der Multiplen Sklerose. Eine bessere Kenntnis der Dynamik der wachstumskegelähnlichen Strukturen auf OPC könnte mehr Aufschluss über die Migrations- und Bewegungsmechanismen von OPCs geben. Mit Hilfe von Superresolution-Mikroskopietechniken soll die Dynamik der Spitzen weiter untersucht werden.

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

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