Microscopie loopt voorop in de strijd tegen het coronavirus. Speciale microscopen, waarmee wetenschappers minuscule celstructuren kunnen bekijken, zijn een onmisbaar instrument bij de ontwikkeling van vaccins en nieuwe therapieën. Dergelijke apparatuur omvat niet alleen een microscoop met een hoge optische resolutie, maar ook een uiterst nauwkeurige microscooptafel. Ook hardmagnetische coatings van het Fraunhofer Institute for Surface Engineering en Thin Films IST spelen hierbij een sleutelrol. Ze helpen het onderzoek van minuscule celstructuren tot in detail en met grote snelheid mogelijk te maken.

Microscopen en aanverwante laboratoriumapparatuur zijn een onmisbaar wapen in de strijd tegen virussen en bacteriën. Ze helpen wetenschappers bij hun zoektocht naar vaccins en therapieën ter bestrijding van, bijvoorbeeld, SARS-CoV-2. Bij Fraunhofer IST in Braunschweig, onderzoekers ontwikkelen hardmagnetische kobalt-samarium (CoSm) coatings voor magnetische lineaire schalen. Deze worden gebruikt in de door de firma ITK Dr. Kassen GmbH geproduceerde microscooptafels. In combinatie met sensoren en een evaluatie-algoritme, deze lineaire schalen verbeteren de positioneringsnauwkeurigheid van de microscooptafel, waarop het monster wordt geplaatst ter voorbereiding om te worden bekeken. "Biologisch materiaal zoals cellen kunnen bewegen, " legt Dr. Ralf Bandof uit, onderzoeksmedewerker bij Fraunhofer IST. "Maar ik moet nog wel met een precisie op de micrometerschaal naar de juiste positie kunnen sturen." Microscooptafels die een magnetisch positioneringssysteem gebruiken, hebben over het algemeen een zeer compact ontwerp. Ze worden gebruikt in microscopen van gerenommeerde fabrikanten zoals Leica of Zeiss. De CoSm-coatings zijn ontwikkeld in nauwe samenwerking met industriepartner ITK Dr. Kassen GmbH.

Een positieresolutie op nanometerschaal

Dr. Bandorf en zijn team brengen een CoSm-coating aan op niet-magnetische metalen strips. Dit geeft de strips een gedefinieerde magnetische structuur die kan worden gecodeerd met een signaalpatroon. Beurtelings, deze functionele coating kan door een sensor worden uitgelezen om de exacte positie van een strip te bepalen. "In combinatie met de geïntegreerde sensoren, die de signalen lezen, onze coatings maken een positieresolutie van 5 nanometer mogelijk, " legt Bandorf uit, een ingenieur van opleiding. Met hun geïntegreerde meetsysteem, de microscoopstadia zijn in staat om de precieze positie van een monster te bepalen zonder dat er verwijzingen nodig zijn. Een herhaalbaarheid van plus/min 100 nanometer kan worden bereikt. Dit is vooral belangrijk voor het onderzoek van levende objecten, waar de beschikbare tijd om te bekijken vaak beperkt is, en snelle positionering is daarom van levensbelang.

CoSm-coatings worden gebruikt in plaats van gegalvaniseerde kobaltcoatings, waarvan de productie het gebruik van milieubelastende chemicaliën vereist. Robuust en duurzaam, ze hebben ook zeer goede magnetische eigenschappen, wat zorgt voor een krachtiger magnetisch signaal dan met kobaltcoatings kan worden gerealiseerd. Dit signaal is sterk genoeg om te worden gemeten met een contactloos systeem, waardoor dergelijke coatings geschikt zijn voor gebruik in afgedichte componenten zoals hydraulische cilinders, waar optische systemen geen optie zijn.

Tegelijkertijd, CoSm-coatings zijn veel minder gemakkelijk te demagnetiseren dan pure kobaltcoatings en worden niet beïnvloed door interferentievelden. evenzo, zeer fijne laagdiktes kunnen worden bereikt. Verder, ze kunnen worden gebruikt voor metingen in vuile omgevingen. En ze zijn ook geschikt voor het meten van hoekposities en radiale bewegingen, wat van belang is voor robottoepassingen in, bijvoorbeeld, de auto-industrie. "Als er een fijne CoSm-coating wordt aangebracht op een onderdeel zoals een rollager, het is dan mogelijk om aanvullende informatie over dat onderdeel te verkrijgen, " legt Banddorf uit. Ook op het gebied van elektromobiliteit groeit de vraag naar zeer nauwkeurige magnetische meetsystemen.

Milieuvriendelijk coatingproces

De CoSm-coatings zijn gemaakt met een proces dat bekend staat als sputteren van gasstroom met holle kathode, een vacuümdepositiemethode ontwikkeld bij Fraunhofer IST. In tegenstelling tot galvanisatieprocessen, bij deze methode worden geen giftige stoffen gebruikt.