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High Performance Transmission Electron Microscope for Present and Future Nanomaterials

English title High Performance Transmission Electron Microscope for Present and Future Nanomaterials
Applicant Schönenberger Christian
Number 183306
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Departement Physik Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Condensed Matter Physics
Start/End 01.01.2019 - 31.12.2020
Approved amount 600'000.00
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All Disciplines (6)

Discipline
Condensed Matter Physics
Inorganic Chemistry
Physical Chemistry
Molecular Biology
Biophysics
Organic Chemistry

Keywords (4)

Nanowissenschaft; Nanotechnologie; Nanomaterialien; Elektronenmikroskopie

Lay Summary (German)

Lead
“Seeing is better than believing” („Sehen ist besser als Glauben”): Neue Einblicke in die Nanowelt mit einem neuen hochauflösendem Mikroskop für die atomare Materialanaylse.
Lay summary

“Seeing is better than believing” („Sehen ist besser als Glauben”). Mittels immer besseren Mikroskopen sind wir in die Nanowelt vorgestossen. Wir können Atome an Oberflächen sehen, die atomare Struktur von pharmazeutischen Stoffen und biologischen Maschinen bestimmen. Daraus entstehen neue Ansätze für bessere Materialien, für neue Medikamente und Ansätze, um Krankheiten behandeln zu können. Diese Technologien, zusammen gefasst als Nanotechnologie, sind in alle naturwissenschaftlichen Gebiete vorgestossen und haben Grenzen verschoben. Ohne die Nanotechnologie gäbe es die heutigen leistungsfähigen Computer nicht. Die Nanotechnologie, oder besser auch die Nanoforschung, hat auch zu einem viel besseren Verständnis der Vorgänge in der atomaren Welt geführt, die heute unter dem Namen Quantentechnologie einen grossen Aufschwung verzeichnet.

Die Universität Basel ist international als eine führende Institution in der Nanowissenschaft und Nanotechnologie bekannt. Dieser Schwerpunkt entstammt einem nationalen Forschungsprogramm, dem NCCR Nanowissenschaften, welches nach dessen Ende 2013 durch eine Initiative und grosszügige Förderung durch den Kanton Aargau unter dem Namen Swiss Nanoscience Institute (SNI) weitergeführt wird: https://nanoscience.ch/de/. Am SNI partizipieren verschiedene Forschungsgruppen der Universität Basel, aber auch Gruppen aus einem Forschungsnetzwerk in der Nordwestschweiz. Um die Infrastruktur auf dem neusten Stand halten zu können, wird in diesem Projekt über eine Finanzierung durch R’Equip (SNF), Universität Basel und SNI ein neues hochauflösendes Transmissions-Elektronenmikroskop installiert. Dieses Mikroskop ist speziell für Nanomaterialien geeignet, denn es bietet neben der hohen atomaren Auflösung auch die Fähigkeit die chemische Komposition bestimmen zu können. Das Projekt wird wissenschaftlich von neun führenden Forschungsgruppen der Universität Basel getragen. Das Mikroskop wird am Nano Imaging lab des SNI installiert, https://nanoscience.ch/en/services-2/nano-imaging-lab/,  und wird dann auch für viele weitere Nutzer zugänglich gemacht  werden.

Direct link to Lay Summary Last update: 20.11.2018

Responsible applicant and co-applicants

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
192027 Quantum-Transport Phenomena in Hybrid Devices based on Nanowires *new* 01.04.2020 Project funding (Div. I-III)

Abstract

The rise of nanoscience and nanotechnology would not have been happened without the impressive development of instruments that allow to resolve structure on the nanometer scale with atomic resolution. Examples are scanning-probe and electron microscopy techniques. In recent years, several major breakthroughs gave rise to an exceptional boost in the performance of today’s electron microscopy (EM), both for solid-state and soft (e.g. biological) materials: 1) high-resolution through image corrections, 2) fast and highly efficient electron detectors, 3) efficient artifact-free sample fabrication (cryo-EM and FIB-EM), and 4) 3D tomography and image reconstruction. This has given a leap to what can be imaged today, allowing for example to reconstruct the atomic structure of single proteins and image complex interfaces in solid-state materials with atomic scale.The University of Basel (UBAS) is nationally and internationally recognized as a leader in nanoscience and nanotechnology. It was the leading house of the National Center in Competence and Research (NCCR) on Nanoscience, which later became the Swiss Nanoscience Institute (SNI), the institution that submits the current proposal. UBAS is also co-leading the NCCR Molecular Systems Engineering and the NCCR QSIT on Quantum Science (both together with ETHZ). Nanoscience is a focus area in the research portfolio of UBAS and instrumental for the recent development of quantum science.The present proposal to the SNF R’Equip scheme has been put together by key researchers at UBAS who work on current topics in nanoscience and nanotechnology in various disciplines from quantum science, material science, polymer chemistry to molecular biology, and, who make use of EM available within the SNI. The principle investigators, who submit this proposal together, do research that relies on the availability of state-of-the-art nanoimaging tools, such as a transmission electron microscope (TEM). The proposal outlines a convincing case for the purchase of special, unique TEM that combines state-of-the-art (and fast) atomic resolution imaging with material analysis using EDX and scanning TEM (STEM). This combination is unique and crucial for the University of Basel to stay at the forefront of science.
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