19 juni 2019

Microscoop met superresolutie komt naar Universiteit Utrecht

De Universiteit Utrecht krijgt een nieuwe transmissie-elektronenmicroscoop, die de meest complete elektronenmicroscoop voor de materiaalkunde in Nederland zal zijn, en één van de beste ter wereld. Met deze microscoop kunnen materialen, nanodeeltjes en 2D-materialen zoals grafeen met de resolutie van een enkel atoom worden onderzocht.

"Straks hebben we de best uitgeruste microscoop van Nederland op het gebied van materiaalkunde", vertelt Marijn van Huis, hoofd van het elektronenmicroscopiecentrum. "Transmissie-elektronenmicroscopen zijn van een heel andere type dan microscopen die met lichtbronnen werken. We kijken niet met licht, maar met een scherpe bundel van elektronen, waardoor de resolutie veel hoger is."

Nieuwe techniek

De nieuwe microscoop geeft een veel scherper beeld dan huidige exemplaren. Daardoor zijn zelfs hele lichte atomen, zoals waterstof, goed te zien. Ook kunnen onderzoekers in meer detail naar materialen kijken. "Met de nieuwe microscoop kunnen we niet alleen naar atomen kijken, maar ook naar de elektronen eromheen", legt Van Huis uit. "Zo kunnen we ook zien of er elektrische lading op de atomen zit, en of atomen zich in een aangeslagen toestand bevinden. Dat is bijvoorbeeld van belang voor onderzoek naar katalysatoren, waarbij de ladingstoestand van een atoom bepaalt of hij katalytisch actief is. Met deze techniek kunnen we dus zien waar in het materiaal de atomen zitten die katalytisch actief zijn, en onderzoeken hoe we die kunnen activeren."

Ook worden met de nieuwe techniek magnetisme en optische eigenschappen van halfgeleiders blootgelegd. Door deze kennis kunnen materialen voor beeldschermen, batterijen, elektronische chips, katalyse-materialen en zonnecellen veel beter ontwikkeld en ontworpen worden, zodat apparaten minder energie verbruiken, de industrie minder grondstoffen verbruikt, en energie uit zonlicht beter is om te zetten.

De microscoop is zo’n 4 meter hoog, en er staat een hoogspanning van 300.000 volt op

De plannen voor de aanschaf voor deze microscoop liepen al langer, maar nu is de knoop doorgehakt. De keuze is gevallen op een exemplaar van ThermoFisherScientific, een Amerikaans bedrijf dat een grote onderzoeks- en productiefaciliteit in Eindhoven heeft. De microscoop wordt gefinancierd vanuit de Nationale Roadmap ‘Netherlands Electron Microscopy Infrastructure’ (NEMI), waarin wetenschappers van de Universiteit Utrecht en het UMC Utrecht samenwerken. In totaal is er 5 miljoen beschikbaar voor deze nieuwe aanwinst.

Onderkomen

Een geschikte plek vinden voor de microscoop was nog een hele zoektocht, vertelt Van Huis. "De microscoop is zo’n 4 meter hoog, en er staat een hoogspanning van 300.000 volt op. Daarnaast is er perslucht nodig, koelwater, goede warmte-afvoer, en het gebouw moet trillingsvrij zijn." De microscoop zal tijdelijk worden ondergebracht in de elektronenmicroscopiefaciliteit in het gebouw van diergeneeskunde als hij in de loop van 2020 arriveert.

Een permanent onderkomen krijgt de microscoop in het David de Wiedgebouw, wanneer de verbouwing daarvan is afgerond. "Daar zullen dan vier geavanceerde elektronenmicroscopen staan, waarvan dit nieuwe exemplaar de zwaarste uitvoering is. We zijn een van de eersten die deze techniek in huis hebben, en verwachten dat veel onderzoekers uit binnen- en buitenland naar Utrecht zullen komen."