Näytteitä voidaan nyt kuvantaa myös nesteessä – Mikroskopiakeskus sai uudet näytteenpitimet käyttöönsä ensimmäisenä Suomessa
Läpivalaisuelektronimikroskoopilla voidaan tutkia kuivia näytteitä erittäin suurilla suurennoksilla. Koska elektronimikroskoopin sisällä on korkea vakuumi, ei nestefaasissa olevia näytteitä voida tutkia perinteisillä näytteenpitimillä. Uusi näytteenpidin on siis merkittävä edistysaskel: näytteitä voidaan nyt tutkia jopa niiden alkuperäisessä ympäristössä. DENSsolutions:n nestenäytteenpidinsysteemi on hankittu yliopiston investointiohjelmassa.
– Näytteenpidinsysteemi mahdollistaa näytteiden kuvannuksen virtaavassa tai paikallaan olevassa nesteessä. Näytettä voidaan myös lämmittää kuvannuksen aikana. Tämä tarjoaa täysin uusia lähestymistapoja materiaalikarakterisointiin. Nestenäytteenpitimellä tehtävä kuvannus on erittäin haastavaa ja sen rutiininomainen käyttö vie aikaa, kertoo Mikroskopiakeskuksen johtaja, materiaalikarakterisoinnin professori Minnamari Vippola.
– Läpivalaisuelektronimikroskoopin nestenäytteenpidin avaa kokonaan uusia mahdollisuuksia kuvantaa nanopartikkeleita, soluja, viruksia ja biologisia prosesseja niiden alkuperäisessä ympäristössä, jatkaa nanomateriaaleja tutkiva Tenure track -professori Nonappa.
Nykyään monet nanomateriaalisynteesit tehdään nestemäisessä ympäristössä kontrolloiduilla parametreillä. Nestenäytteenpidin mahdollistaa erittäin kontrolloidut ympäristöolosuhteet yli sadassa erilaisessa liuoksessa. Virtausnopeutta, lämpötilaa ja jännitettä voidaan säätää hyvin tarkasti. Tällöin haastavimpiakin ilmiöitä voidaan visualisoida nanomittaakaavassa ja reaaliajassa. Tutkimussovelluksia ovat mm. erilaisten nanopartikkeleiden muodostuminen, korroosio- ja sähkökemialliset ilmiöt, itse itsensä kokoavat nanopartikkelit ja nanopartikkeleiden ja solujen väliset vuorovaikutukset.
Uusia mahdollisuuksia myös magneettisten materiaalien tutkimiseen
Hallin ilmiöön perustuva näytteenpidin, jolla voidaan mitata magneettikentän voimakkuuksia läpivalaisuelektronimikroskoopin sisällä, on toinen Mikroskopiakeskuksen uutuuksista. Näytteenpidin on suunniteltu ja valmistettu Suomen Akatemian rahoittamassa hankkeessa: ”Magneettinen Barkhausenin kohina: Fysiikan perusteista ainetta rikkomattomaan testaukseen (BarFume)”. Valmistaja oli projektin yrityskumppani Stresstech Oy ja suunnitteluun osallistui myös yliopiston BarFume-tiimi ja läpivalaisuelektronimikroskoopin toimittaja JEOL. Näytteenpitimestä ja sen sovelluskohteista on juuri ilmestynyt artikkelu Magnetic domain wall dynamics studied by in-situ Lorentz microscopy with aid of custom-made Hall-effect sensor holder Ultramicroscopy-lehdessä.
Ulkoisen magneettikentän voimakkuutta voidaan muuttaa läpivalaisuelektronimikroskoopissa ja samalla kuvantaa magneettisten alkeisalueiden välisien seinämien liikkeitä. Uuden näytteenpitimen avulla voidaan selvittää, kuinka suurella magneettikentän voimakkuudella seinämät lähtevät liikkumaan.
– Tätä tietoa hyödynnetään esimerkiksi, kun tutkitaan Barkhausenin kohinaan perustuvaa mittausmenetelmää läpivalaisuelektronimikroskoopin avulla. Ainetta rikkomaton magneettinen Barkhausenin kohina -testausmenetelmä perustuu magneettisten alkeisalueiden välisten seinämien liikkeestä aiheutuvaan signaaliin. Tätä signaalia hyödynnetään muun muassa autoteollisuuden hiottujen komponenttien sekä tuulivoimaloiden hammasrattaiden laadunvarmistuksessa, kertoo BarFume-hankkeen vastuullinen johtaja, Mikroskopiakeskuksen tutkimusympäristöasiantuntija Mari Honkanen.
Lisätiedot
