TEM LEO 912 mit OMEGA-Energiefilter, EDX-Detektor und Kryo-Transferhalter |
Gefrierbruch-Bedampfungsanlage |
Der Einsatz der Transmissionselektronenmikroskopie TEM für die Untersuchung von Mikroemulsionen und kolloidalen Lösungen liefert direkte Bilder von vorhandenen Strukturen, die sich unter definierten physikalischen Bedingungen in diesen Lösungen ausbilden. Das Auflösungsvermögen der TEM bis zu 2 Å erlaubt es, Nanostrukturen sichtbar zu machen, die mit der Durchlichtmikroskopie (Auflösung 0.2 µm) nicht mehr zugänglich sind. Im Elektronenmikroskop herrscht hohes Vakuum von 3·10-5 Pa. Dies erfordert die Fixierung von flüssigen Proben durch Schockfrieren in einem Kryogen mit Kühlraten von ca. 20.000 K/s. Die Strukturen können nicht nur direkt abgebildet werden (cryo-DI), sondern auch indirekt durch Verwenden von Repliken (FFEM). Eine weitere neuartige Technik der Probenpräparation (FFDI) wurde bei uns entwickelt.
Cryo-DI
Im Cryo-Direct Imaging wird ein dünner (ca. 100 bis 300 nm) amorph gefrorener Flüssigkeitsfilm mit Elektronen bei ca. -170 °C durchleuchtet. Die in diesem Film eingebetteten Strukturen werden durch Elementkontrast hervorgehoben. Der Flüssigkeitsfilm entsteht durch Ausdünnen eines ca. 3 µl Tropfens in den Löchern einer Kohle-Lochfolie, die ein Kupfernetzchen (Grid, 3 mm im Durchmesser und ca. 12 µm dick) bespannt.
FFEM
Die Freeze Fracture Electron Microscopy [1] liefert indirekt Bilder von Strukturen über eine Replik der schock-gefrorenen und gebrochenen Flüssigkeit. Hierzu wird ein Kupfernetzchen zwischen zwei Kupferplättchen zu einem Sandwich zusammengebaut, in die Flüssigkeit eingetaucht und extrem schnell ins Kryogen überführt. Beim Entfernen der Kupferplättchen unter flüssigem Stickstoff bricht die gefrorene Flüssigkeit. Der freigelegte Grid mit der Bruchfläche erfährt im Hochvakuum eine Beschattung mit Ta/W-Atomen und eine Stabilisierung durch Kohle-Bedampfung. Die Bilder sind aufgrund des Massendickenkontrastes topographische Abbildungen von Bruchstellen durch Strukturen und von angrenzenden Bereichen zwischen Flüssigkeitsphasen.
FFEM-Abbildung einer bikontinuierlichen Mikroemulsion |
[1] S. Burauer, L. Belkoura, C. Stubenrauch, and R. Strey, Colloid Surface A, 228 (1-3), 159 (2003).
[2] L. Belkoura, C. Stubenrauch, and R. Strey, Langmuir, 20 (11), 4391 (2004).
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