Dokumentation 2008 - Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
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Dokumentation 2008 - Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
Dokumentation 2008 Herausgegeben vom MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR METALLFORSCHUNG in Stuttgart Abteilung Materialsynthese und Mikrostrukturdesign, ehemals Prof. Aldinger Abteilung Dünnschichten und Biosysteme, ehemals Prof. Arzt Abteilung Theorie inhomogener kondensierter Materie, Prof. Dietrich Abteilung Niederdimensionale und metastabile Materialien, Prof. Dosch Abteilung Phasenumwandlungen, Thermodynamik und Kinetik, Prof. Mittemeijer Abteilung Moderne Magnetische Materialien, Prof. Schütz Abteilung Neue Materialien und Biosysteme, Prof. Spatz Umschlagbild: ZnO Sunflowers mineralized on functionalized silicon surface. This special morphology is achieved when ZnO mineralizes on DNA fictionalized silicon substrates. A silicon wafer was firstly rendered hydrophobic by self-assembly of silane molecules with vinyl anchor groups. At appropriate pH, this surface has high binding specificity for the 5’-ends of DNA molecules, where free protonated phosphates are present. Thus, calf thymus DNA molecules as weak acids were attached to the alkenes functionalized surface by electrophilic addition. Finally, the method of chemical bath deposition was applied and ZnO microstructures were produced by thermohydrolysis of 30 mM Zn(NO3)2.6H2O in the presence of 1wt% NH3. The investigation of the influence of different bioorganic additives as structure directing agents during the thermohydrolysis of zinc salts are of great importance for the formation of new key materials included in novel functional devices. Petia Pavlinova Atanasova, 2008. Hier aufgeführte Arbeiten aus dem Jahr 2007 lagen bei Redaktionsschluss des vergangenen Berichts noch nicht vor. Herausgeber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Heisenbergstr. 3, 70569 Stuttgart Telefon 0711 689-1933 Telefax 0711 689-3002 E-Mail: [email protected] http://www.mf.mpg.de Verantwortlich für den Inhalt: Prof. Dr. rer. nat. Joachim P. Spatz Redaktion: Layout: Druck: Heide Klooz Claudia Däfler Druckerei Aickelin Druck und Medien, Leonberg Stand: Juli 2009 Inhaltsverzeichnis Struktur und Gliederung des Instituts 4 Wissenschaftliche Veröffentlichungen a) Veröffentlichungen in Zeitschriften und Konferenzberichten 11 b) Monographien und Beiträge zu Sammelwerken 30 c) Herausgabe von Zeitschriften und Zeitschriftenheften 31 Erfindungs- und Patentanmeldungen 33 Abgeschlossene Arbeiten a) Dissertationen 34 b) Master- und Diplomarbeiten 35 Doktoranden 37 Gastwissenschaftler 41 Sonstige Mitteilungen a) Ehrungen 44 b) Berufungen / Ernennungen 44 c) Wissenschaftliche Veranstaltungen 46 d) Weitere Veranstaltungen 47 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der Max-Planck-Gesellschaft 2008 a) Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein Korngrenzenphänomen? 49 b) Nanostrukturierte Oberflächen für biomedizinische Anwendungen 59 Dokumentation 2008 Max-Planck-Institut für Metallforschung Struktur und Gliederung (2008) Geschäftsführender Direktor / Kommissarischer Leiter Prof. Dr. rer. nat. Joachim P. Spatz Wissenschaftliche Mitglieder Prof. Dr. rer. nat. Siegfried Dietrich Prof. Dr. rer. nat. Helmut Dosch Prof. Dr. Ir. Eric Jan Mittemeijer Prof. Dr. rer. nat. Gisela Schütz Prof. Dr. rer. nat. Joachim P. Spatz Nachwuchsgruppenleiter Dr. Dagmar Goll Dr. Frauke Gräter Dr. Raquel Martin Dr. Ralf Richter Dr. Sylvie Roke Max Planck Fellow Prof. Dr. Clemens Bechinger Emeritierte Wissenschaftliche Mitglieder Prof. Dr. rer. nat. Fritz Aldinger Prof. Dr. phil. Dr. h.c. Hellmut Fischmeister Prof. Dr. rer. nat. Volkmar Gerold Prof. Dr. rer. nat. Helmut Kronmüller Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. mult. Günter Petzow Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. h.c. Manfred Rühle Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Alfred Seeger Prof. Dr. rer. nat. Dr. h.c. Günther Tölg Auswärtige Wissenschaftliche Mitglieder Prof. Dr. Jacques Friedel, Paris, Frankreich Prof. Dr. Arthur Heuer, Cleveland, Ohio, USA Prof. Dr. Johannes Heydenreich, Halle (Saale), Deutschland Prof. Dr. Frans A. Spaepen, Cambridge, MA, USA 4 Personelles Dokumentation 2008 Personelles Fachbeirat (Amtsperiode ab 01.01.2008) Prof. Dr. Friedrich G. Barth, Wien, Österreich Prof. Dr. Yves Bréchet, Grenoble, France Prof. Dr. Daan Frenkel, Cambridge, Großbritannien Prof. Dr. George C. Hadjipanayis, Newark, DE, USA Prof. Dr. Jim M. Howe, Charlottesville, VA,USA Prof. Dr. Paul Leiderer, Konstanz, Deutschland Prof. Dr. Gabrielle Long, Argonne, IL, USA Prof. Dr. Uri Sivan, Haifa, Israel Prof. Dr. M. A. Somers, Kgs. Lyngby, Dänemark Prof. Dr. Itamar Willner, Jerusalem, Israel Kuratorium (bis 31.12.2008) Dr. Wolfgang Borgmann, Stuttgart, Deutschland Dr. Siegfried Dais, Gerlingen, Deutschland Prof. Dr. Karl Ganzhorn, Sindelfingen, Deutschland Dr. Peter Grahle, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Thomas Hirth, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr.-Ing. Jürgen Huber, Marktredwitz, Deutschland Prof. Dr. Winfried J. Huppmann, Eschen, Liechtenstein Dr. Heinrich Lohstöter, Neumarkt, Deutschland MinDir. Dr. Gisela Meister-Scheufelen, Stuttgart, Deutschland Herbert Moser, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr.-Ing. Wolfram Ressel, Stuttgart, Deutschland OB Dr. Wolfgang Schuster, Stuttgart, Deutschland MinDir. Klaus Tappeser, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Eberhard Umbach, Karlsruhe, Deutschland MinR. Dr. Ekkehard Warmuth, Berlin, Deutschland Prof. Dr. Hans-Joachim Werner, Stuttgart, Deutschland StS Hubert Wicker, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Martin Winterkorn, Wolfsburg, Deutschland 5 Dokumentation 2008 Personelles Am Institut tätige Wissenschaftler (Stand 31. Dezember 2008) Dr. rer. nat. Marcus Abel Edward Prabu Amaladass, M.Sc. Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Peter Antonie van Aken Dr. rer. nat. Brigitte Baretzky Prof. Dr. rer. nat. Clemens Bechinger Dr. rer. nat. Ewald Bischoff Dr. /VAK Moskau Volodymyr Bugaev Dr. biol. hum. Tobias Busch Dr. rer. nat. Elisabeth Ada Cavalcanti-Adam Dr. Miguel Castillo-Rodriguez Dr. rer. nat. Anabel Clemen Dr. rer. nat. Alex de Beer Dr. rer. nat. Julia Deuschle Alejandro Diaz-Ortiz, Dr./Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Mexico Dr. rer. nat. Märit Djupmyr Prof. Dr. rer. nat. Manfred Fähnle Dr. Roberto Fiammengo Andrea Gambassi, Ph.D. Dipl.-Inf. Franz-Werner Gergen Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Eberhard Goering Dr. rer. nat. Jerzy Golczewski Dr. rer. nat. Dagmar Goll Olena Gorb, Dr./VAKU Kiew Dr. rer. nat. Frauke Gräter Tamas Haraszti, Ph.D. Dr. rer. nat. Michael Hirscher Dr. Ir. Lars P. H. Jeurgens Dr. rer. nat. Simon Jungbauer Peter Kaiser, M.Sc. Manickam Kandavel, Ph.D./Indian Institute of Technology, Madras Priv. Doz. Dr. med. Dr. Dieter Kaufmann Dr. rer. nat. Ralf Kemkemer Christoph Koch, Ph.D./Arizona State University, Tempe, AZ, USA Alexander Kovalev, Dr./Institute of Theoretical and Experimental Biophysics (RAS), Pushchino, Russia Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Michael Krech Dipl.-Chem. Sebastian Kruss Dr. rer. nat. Stefan Kudera Dr. Ing. Viola Küstner Dr. rer. nat. Andreas Leineweber Dr. rer. nat. Hans-Georg Libuda 6 Dokumentation 2008 Personelles Dr. rer. nat. Theobald Lohmüller Anna Maria Maciolek, Ph.D., habil. Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Günter Majer Dr. rer. nat. Janos Major Marton Major, Ph.D. Dr. Raquel Martin, MBA Dr. Ali Moosavi Dr. rer. nat. Claudia Pacholski Dipl.-Biol. Henrik Peisker Dr. rer. nat. Fritz Phillipp Dr. rer. nat. Julien Polleux Stefan Quint, M.Sc. Dr. rer. nat. Behnaz Rahmati Kalkhoran Dr. rer. nat. Markus Rauscher Dr. rer. nat. Harald Reichert Dr. rer. nat. Gunther Richter Dr. rer. nat. Ralf Richter Dr. Sylvie Roke Dr. rer. nat. Dirk Rothenstein Dr. rer. nat. Adrian Rühm Dr. rer. nat. Amin Rustom Dr. rer. nat. Lothar Schimmele Dr. Richard William Moore Segar Dr. rer. nat. Wilfried Sigle Dipl. Biol. (t.o.) Caroline Sonntag Dr. Vesna Srot Paulien Maria Geradus Staal, M.A. Dr. rer. nat. Andreas Stierle Dr. rer. nat. Hermann Stoll Boris Straumal, Dr./Moskauer Institut für Stahl und Legierungen, Moskau Dr. Agnes Szökefalvi-Nagy Dr. Mikola Tasinkevych Dr. rer. nat. Cornelia Thedieck Dr. Ayse Zeren Turak Dr. rer. nat. Dagmar Voigt Dr. Vedran Vonk Jiang Yong Wang, Ph.D./Univ. of the Orange Free State, Bloemfontein, South Africa Dr. Zumin Wang, Ph.D./Univ. of Science and Technology of China, Hefei, China Dr. rer. nat. Udo Welzel Dr. rer. nat. Peter Wochner Dr. rer. nat. Tobias Wolfram Dr. rer. nat. Markus Wohlschlögel 7 Dokumentation 2008 Wissenschaftliche Mitarbeiter an der Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde (Stand 31. Dezember 2008) Dipl.-Ing. Rico Bauer Dr. rer. nat. Ralf Schacherl Dipl.-Ing. Petra Sonnweber-Ribic Prof. Dr. rer. nat. Horst P. Strunk Wissenschaftliche Mitarbeiter an der Universität Stuttgart, Institut für Nichtmetallische Anorganische Materialien (Stand 31. Dezember 2008) Dr. rer. nat. Frank Berger Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Joachim Bill Dr. rer. nat. Zaklina Burghard Dr. rer. nat. Helfried Näfe Dr. rer. nat. Luciana Pitta Bauermann Dr. rer. nat. Giulia Santomauro Amir Hossein Tavakoli, M.Sci. Nijuan Sun / Ph.D/Beijing University, Beijing, P.R. China Wissenschaftliche Mitarbeiter an der Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik (Stand 31. Dezember 2008) Dr. Esther Barrena Villas Priv.-Doz. Dr. rer. nat. habil. Ludger Harnau Dr. rer. nat. Hubert Keller Dr. Svyatoslav Kondrat Dr. rer. nat. Roland Roth Monamie Sanyal, M.Sc. 8 Personelles Wissenschaftliche Abteilungen Nachwuchsgruppen Wissenschaftlicher Service Wissenschaftliche Arbeitsgruppe Gemeinsame Einrichtungen mit FKF Bibliothek ZWE EDV Theorie inhomogener kondensierter Materie Dietrich* Tieftemperaturservice Probenherstellung ZWE ANKA Niederdimensionale und metastabile Materialien Rühle/Dosch* Fachbeirat Kuratorium Glastechnik ZWE Röntgenbeugung Moderne magnetische Materialien Phasenumwandlungen, Thermodynamik und Kinetik Feinmechanische Werkstatt Dual Beam Magnetische Nanostrukturen (Goll) Schütz*** Mittemeijer * Materialsynthese und Mikrostrukturdesign ehemals Aldinger ZWE Biomaterialien Protein Mechanik (Gräter) Biomedizin. Anwendungen (Martin) Glykobiotechnologie (Richter) Lichtdiffraktion an Biomat. (Roke) Neue Materialien und Biosysteme Spatz** S. Dietrich, H. Dosch, E.J. Mittemeijer, G. Schütz, J. Spatz Kommissarischer Leiter: Joachim Spatz (27.04.07 – 30.04.10) Kollegium Stand: Oktober 2008 ZWE Dünnschichtlabor Dünnschichtund Biosysteme StEM Max Planck Fellow (Bechinger) Weiche Materie 9 *** Honorarprofessur Universität Stuttgart ** Professur an der Universität Heidelberg * Personalunion m. Universität Stuttgart N.N. Geschäftsstelle Geschäftsführender Direktor (Kommissarische Leitung) ehemals Arzt Max-Planck-Institut für Metallforschung Dokumentation 2008 Veröffentlichungen Dokumentation 2008 10 Veröffentlichungen Dokumentation 2008 Veröffentlichungen Wissenschaftliche Veröffentlichungen (2008) a) Veröffentlichungen in Zeitschriften und Konferenzberichten Albrecht, J., P. Audehm and M. Djupmyr: Chaotic vortex dynamics and low current phases in the remanent state of MgB2 thin films. Superconductor Science and Technology 21, 045016 (2008) Alonso, J. M., A. Reichel, J. Piehler and A. del Campo: Photopatterned surfaces for site-specific and functional immobilization of proteins. 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J. und J. Grosch sind Herausgeber der Zeitschrift „Heat Treatment and Materials“ Mittemeijer, E. J. ist Mitherausgeber der „Zeitschrift für Kristallographie“ Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift „International Materials Review“ Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board des „Journal of ASTM International“ Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „Materials Science Forum“ Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board des „Journal of Alloys and Compounds“ Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Advisory Board des „Open Materials Science Journal” Mittemeijer, E. J. ist Mitglied des Editorial Board des „International Journal of Materials Research“ Petzow, G. ist Herausgeber der Zeitschrift „Praktische Metallographie – Practical Metallography“ Petzow, G. ist Herausgeber der Schriftenreihe „Sonderbände der Praktischen Metallographie“ Rühle, M., G. Petzow und P.P. Schepp sind Herausgeber des „International Journal of Materials Research“ 31 Dokumentation 2008 Veröffentlichungen Rühle, M.. ist Mitglied des Editorial Board des „Journal of Ceramic Processing Research (Korea)“ Rühle, M. ist Mitherausgeber der „Annual Reviews of Materials Research“ Rühle, M. ist Mitglied des Editorial Board der Zeitschrift „Materials Science and Engineering A“ Rühle, M. ist Mitglied des Advisory Editorial Board der Zeitschrift „Ultramicroscopy“ Seeger, A. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „Philosophical Magazine“ Seeger, A. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „Philosophical Magazine Letters“ Seeger, A. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „physica status solidi a – applications on materials sciences“ Seeger, A. ist Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „physica status solidi b- basic solid state physics“ Spatz, J. P. ist Mitherausgeber der Zeitschrift „Biointerphases“ Spatz, J. P. ist Associate Editor der Zeitschrift „Nano Letters“. Spatz, J. P. ist Mitglied des International Advisory Editorial Board der Zeitschrift „Soft Matter“ der Royal Society of Chemistry Zeitschriftenheft: Mittemeijer, E. J., P. Scardi, A. Leineweber, U. Welzel (Eds.): Size-Strain V. Diffraction analysis of the microstructure of materials. Proceedings of 5th Size-Strain Conference. (SizeStrain V). Zeitschrift für Kristallographie 27, Supplement No. 27 (2008) 32 Dokumentation 2008 Erfindungen & Patente Erfindungs- und Patentanmeldungen Böhm, H., Bock, E. und J. Spatz: Technologie zur großflächigen Beschichtung von Substraten mit polymeren Lösungen. GI 3968 Kemkemer, R. und J. Spatz: Adhesion associated CELL STRETCHER. GI 3939 Koch, C.T.: Software for automated acquistion of rocking beam electron patterns. GI 3980 Kudera, S., E. Bock, J. Spatz und L. Manna, (Universität Genua): Nanodrähte auf Substratoberflächen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung (Method to produce firmly anchored nanowires). GI 3970, DPA 21.11.2008 Pacholski, C. und S. Quint: Fabrication of sub-wavelength hole arrays in metallic films. GI 4039 Rolli, C., R. Kemkemer und J. Spatz: Quantifizierung von Zellmigration durch enge Kanäle. GI 3983 Spatz, J.: Sortierung biologischer Proben an nanostrukturierten Grenzflächen. GI 3975, DPA 08.12.2008 Spatz, J.: Substrate zur Selektion und spezifischen Beeinflussung der Funktion von Zellen. GI 3974, DPA 08.12.2008 Spatz, J. und R. Kemkemer: Kolloidale Beschichtung von Filzen und Sieben als Träger für Papierbahnen bei der Papierherstellung. GI 3896 Spatz, J., T. Lohmüller und M. Arnold: Flächige Größen- und Abstandsvariationen in Mustern von Nanostrukturen auf Oberflächen. PCT 03.03.2008 Spatz, J., T. Lohmüller und R. Brunner (Firma Zeiss): Mikro-Nano-Hybridoptiken. PCT 22.03.2008 Spatz, J., A. Rustom: Bionic battery: self-repairing/refuelling biobattery. GI 3917, DPA 16.09.2008 Varenberg, M., S. N. Gorb, A. Schilling und A. Hansen (OVD Kinegram AG): Körper mit das Reibungsverhalten verbessernder Oberflächenstruktur. GI 3914. DPA 14.10. 2008 (GI: Max-Planck-Innovation GmbH, vormals Garching Innovation GmbH DPA: Deutsches Patent Amt) 33 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten Abgeschlossene Arbeiten a) Dissertationen: Abel, M.: Analyse TNT-basierter Netzwerke in permanenten und primären Zellkulturen mittels mikrostrukturierten Oberflächen. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Acunman, H.: Photosensitive Moleküle zur Immobilisierung von Biomolekülen an Grenzflächen. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Bock, E.: Deposition and growth of various nanomaterials at nanostructured interfaces. 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Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Reicho, A.: Ambient pressure oxidation of AG(111) surfaces: an in-situ X-ray study. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Rinck, S.: Selectively nanostructured interfaces to control cell adhesion and anoikis. RuprechtKarls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Schöder, S.: Substrate-dependence of the ice premelting at heterogeneous interfaces: an X-ray scattering study. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 34 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten Singer, R.: Modellierung von Spinwechselwirkungen auf atomarer Skala und Energetik konkurrierender Spinkonfigurationen in fcc Eisen. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Steiauf, D.: Dissipative Magnetisierungsdynamik: Ein Zugang über die ab-initio Elektronentheorie. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Streicher, P.: Studying integrin-mediated cell spreading using a biomimetic system. Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Sugiharto, A. B.: Vibrational sum frequency spectroscopic studies of poly(lactic acid) films. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Tucic, A.: Wet chemical synthesis and characterization of organic/TiO2 multilayers. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Vlad, A.: In-situ oxidation study of metallic alloys from UHV to atmospheric pressures. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Wohlschlögel, M. A.: Microstructural effects on stress in thin films. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Zhang, X. N.: Mechanisms of growth and structural properties of diinenoperylene on metal, dieelectric, and organic surfaces. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 b) Master*- und Diplomarbeiten Althoff, F.: Zelladhäsionsdynamik auf nanostrukturierten Hydrogelen. Ruprecht-KarlsUniversität Heidelberg, Heidelberg 2008 Beißwenger, C.: Vergleichende Studie über die Mikrostruktur von Schlangenschuppen. Eberhard Karls Universität, Tübingen 2008 Burger, S. A.: Herstellung und Charakterisierung dünner Messingschichten. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Chen, D.: Kinetik der allotropen h.c.p./f.c.c. Phasenumwandlung in Kobalt. Kinetics of the allotropic h.c.p./f.c.c. phase transformation in cobalt. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 De Angeli, L.: On the theory of magnetization dynamics of non-collinear spin systems in the s-d model. Universität Stuttgart, Stuttgart 2007 * Dietermann, F.: Zur ab-initio Elektronentheorie des Magnetismus bei endlichen Temperaturen. Universität Stuttgart, Stuttgart 2007 Eisele, N.:Surface-confined nucleoporin-films as nanoscale model for the permeability barrier of nuclear pore complexes. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Engelhart, W.: Theorie der Kernspektroskopie mit zirkular polarisierter Gammastrahlung. Universität Stuttgart, Stuttgart 2007 Gojak, C.: Nanostructured biointerfaces for investigating cellular adhesion and differentiation. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 * Haag, S. T.: Grenzflächenreaktionen und Diffusion in Dünnschichtsystemen. Interfacial reactions and diffusion in thin film systems. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Huang, Y.: Pulvertechnologische Herstellung und Charakterisierung von nanokristallinen SiCKeramiken. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Köberle, I.: Zur ab-initio Elektronentheorie stark nichtkollinearer Spinsysteme. Universität Stuttgart, Stuttgart 2007 35 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten Kruss, S.: Synthese und Charakterisierung künstlicher Zellumgebungen. Ruprecht-KarlsUniversität Heidelberg, Heidelberg 2008 Li, H.: DNS-gesteuerte Mineralisation von ZnO in wässriger Lösung. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Marinescu, M.: Wetting of geometrically structured substrates. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 * Oberländer, A.: Untersuchungen zum Diffusionsverhalten von Boroxid in einem BornitridKörper. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Peisker, H.: Untersuchungen der adhäsiven und mechanischen Eigenschaften von Facettenaugen mittels Rasterkraftmikroskopie und Nanoindentation. Universität Kassel, Kassel 2008 Rolli, C.: Development of a microfluidic chip to study cell migration through micro-size channels. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 Sackmann, V.: GdFe-Multilagen zur Vergrößerung des magnetischen Vortexkerns. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Sanyal, M.: Structure and morphology of cobalt phtalocyanine organic films on silicon dioxide. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 * Saracino, M.: Oberflächenstruktur von Metallelektroden unter elektrochemischem Einfluss. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Schendel, S.: Charakterisierung nanoskaliger Silbersinterschichten. Characterization of nanosized thin sintered Ag layers. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Schmitz, B.: Physisorption von Wasserstoff in neuen Materialien mit großer spezifischer Oberfläche. Universität Bonn, Bonn 2007 Schölermann, J.: Analysis of lineage commitment in human mesenchymal stem cells in response to different curvatures. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 * Schramm, S. M.: Density profile of ionic liquids at a hard wall. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Spinner, M.: Mikroornamentation der echten Chamäleons (Chamaeleoninae: Fucifer, Calumma, Chamaeleo). Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn 2008 Subkow, S.: Ab-initio Elektronentheorie der magnetischen Anisotropie im System FePt mit der Clusterentwicklungsmethode. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Tzivanakis, S.: Structure and magnetism in two-dimensional FeCo alloys. Universität Stuttgart, Stuttgart 2008 Ullrich, S.: Charakterisierung von Linkersystemen zur selektiven Anbindung von Zellen an nanostrukturierte Oberflächen. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg 2008 36 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten Doktoranden (Stand: 31.12.2008) a) Inland 1 Jochen Marc Aufrecht, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Daniel Aydin, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Rico Bauer, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Wolfgang Baumann, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Ferdinand Belz, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Sarah Biela, Uppsala University, Uppsala, Sweden Lars Bommer, Universität des Saarlandes, Saarbrücken, Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät II, Physik und Mechatronik Achim Breitling, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 1. Physikalisches Institut Sebastian Brück, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Thomas Bublat, Universität Stuttgart, 4. Physikalisches Institut Timo Burek, Universität Hohenheim, Stuttgart, Institut für Zoologie Martin Deibler, Universität Konstanz, Bioimaging Center Konstanz / Universität Konstanz, Center for Applied Photonics, Konstanz Mark-Oliver Diesner, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Frank Dietermann, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / Max-Planck-Institut für Metallforschung Fabian Dörfler, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Claus Ellinger, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Christian Gojak, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Alexandra M. Goldyn, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen / DWI an der RWTH Aachen e.V. Fanja Geiger, Universität Stuttgart, Biologisches Institut Sabine Haag, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Babak Hosseini, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Physikalisches Institut Vera Catherine Hirschfeld-Warneken, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie 1 Wissenschaftliche Institution, an der die Diplom- bzw. Masterarbeit erstellt wurde 37 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten Eric Aime Jägle, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Patrick Jüllig, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Matthias Kammerer, Universität Ulm, Institut für Theoretische Physik / Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching Navid Khorshidi, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Katharina Klein, Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern, Biophysik und medizinische Physik Tobias Krauss, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Christian Kreidler, Universität Konstanz, Konstanz Ilia Louban, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik Sebastian Macke, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Felix Maye, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Marcel Mayer, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Christoph Morhard, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Physikalisches Institut Christine Anna Muth, Universität zu Köln, Köln, Fachbereich Biologie / Universitätsklinikum Köln, Innere Medizin I. Labor für molekulare Tumorbiologie und Tumorimmunologie Daniela Nolle, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Max Nülle, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Nadine Perschmann, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Fakultät für Chemie Nicole Plath, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn, Kekulé-Institut für organische Chemie und Biochemie Theresa Pohl, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Sabri Rahmouni, Universität Stuttgart, 2. Physikalisches Institut Julia Ranzinger, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Florian Rödl, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Claudio Gavino Rolli, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Maurice Ulrich Schlichtenmayer, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, HelmholtzInstitut für Strahlen- und Kernphysik Ann-Kathrin Schmieder, Universität zu Köln, Köln, Institut für Organische Chemie. Barbara Schmitz, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik / Max-Planck-Institut für Metallforschung Andreas Schneider, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung 38 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten René Schneider, Albert-Ludwigs Unversität, Freiburg i. Br., Institut für Physikalische Chemie Tobias Schön, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Heiko Schröder, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Fakultät für Physik / Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg Simon Schulz, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie Marco Schwieder, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Biochemie Jonas Seib, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Christian Seifert, Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Lehrstuhl Biophysik Irina Slizskaia-Boxerman, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Fakultät für Chemie und Geowissenschaften Petra Sonnweber-Ribic, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Wolfram Stacklies, Universität Potsdam, Potsdam / Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Golm Martin Streichfuss, Universität Stuttgart, 5. Physikalischen Institut Sergej Subkow, , Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Thomas Tietze, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Matthias Tröndle, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Kai Uhrig, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie Simon Ullrich, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie / MaxPlanck-Institut für Metallforschung, Stuttgart Nadine Walter, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie Markus Weigand, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Physikalisches Institut, Experimentelle Physik II Ellen Wohlfahrt, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metall forschung Thomas Wöhrle, Universität Stuttgart, Institut für Metallkunde / Max-Planck-Institut für Metallforschung Patricia Wolny, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg, Biophysikalische Chemie Jasmin Zahn, Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik b) Ausland (Stand: 31.12.2008) Laura Almenar Egea, Universitat de València, València, Spain Borja Rioja Aragües, Universitat de Barcelona, Faculty of Biology, Barcelona, Spain Seetharamaiah Attili, KTH-Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden / Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich, Schweiz 39 Dokumentation 2008 Abgeschlossene Arbeiten Georgijs Bakradze, Riga Technical University, Latvia Hilton Barbosa de Aguiar, Universidade de São Paulo, São Carlos Physics Institutes, Brazil Mostafa Biglari, Leiden Institute of Chemistry, Universiteit Leiden, Leiden, Netherlands / Corus B.V., IJmuiden, Netherlands Michael Curcic, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Physik / MaxPlanck-Institut für Metallforschung Mercedes Dragovits, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie Jan Guzowski, Institute of Theoretical Physics, Warswa University, Warsaw, Poland Carlos Hung Low, Technische Universität Dresden Kyung Sub Jung, Hanyang University, Div. of Materials Science & Engineering, Seoul, South Korea Melih Kalafat, Universität Stuttgart, Institut für Strahlenphysik Christos Kostoglou, Universität Stuttgart, Institut für Theoretische Physik I Ivana Krkljus, University of Belgrade, Faculty for Physical Chemistry, Chair for Dynamics and Matter Structure, Serbia Ruslan Petrovich Kurta, Kiev Polytechnical Institute, Ukraine Sai Ramudu Meka, Indian Institute of Technology, Kanpur, India Burcu Ögüt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel, Institut für Materialwissenschaft Burak Özdöl, Christian-Albrecht Universität zu Kiel, Kiel, Institut für Materialwissenschaft Emilia Panda, Indian Institute of Technology, Kanpur, India Lindarti Purwaningsih, Bandung Institute of Technology, Bandung, Indonesia Gayatari Rane, Goa University, Department of Chemistry, Goa, India Jian Feng Sheng, Tsinghua University, Beijing, P.R. China Amir Hossein Tavakoli, Universität Stuttgart, Institut für Nichmetallische Anorganische Materialien / Max-Planck-Institut für Metallforschung Senbo Xiao, Dept. of Biophysics, Physics School of Nankai University, Tianjin, P.R. China 40 Dokumentation 2008 Gastwissenschaftler Gastwissenschaftler Dr. Petia Pavlinova Atanasova, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz, Deutschland Dr. Carsten Baldauf, Technische Universtität Dresden, Dresden, Deutschland Dr. Gregory Ballentine, Argonne National Laboratory, Argonne, IL, USA Dr. Paul Joseph Bellina, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Nelson Rei Bernardino, Imperial College London, London, United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland Dr. Pramod Bhatt, Linköping University, Sweden Dr. Ranu Bhatt, UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Indore, India Dr. Eva Bock, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg. Biophysikalische Chemie Dr. Heike Böhm, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg. Biophysikalische Chemie Dr. Luciano Fernandes Boesel, Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros. Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Madrid, España Prof. Dr. Snezana Boskovic, Institute of Nuclear Science “Vinca”, Materials Science Laboratory, Belgrade, Serbia Dr. Christian Burisch, BGFA, Forschungsinstitut für Arbeitsmedizin der Deutschen Unfallver sicherung, Ruhr Universität, Bochum, Deutschland Dr. Zaklina Burkhard, Universität Stuttgart, Institut für Nichtmetallische Anorganische Materialien, Stuttgart, Deutschland Dr. Letizia Carramusa, Weizmann Institute of Science, Department of Molecular Cell Biology, Rehovot, Israel Dr. Murat Cetinkaya, Pennsylvania State University, University Park, PA, USA Dr. Kang Wei Chou, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Helmut Clemens, Montanuniversität Leoben, Österreich Prof. Dr. Daniel Dantchev, Institute of Mechanics, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria Dr. Melissa Delheusy, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Alejandro Diaz-Ortiz, Texas Materials Institute, University of Texas at Austin, Austin, USA Dr. Ian Dunlop, University of Oxford, Oxford, United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland Dr. Dhanadeep Dutta, Bhabha Atomic Research Centre, Radio Chemistry Division, Trombay, Mumbai, India Omar Abdel Al Ahmed Abdel Al El Bana, Atomic Energy Authority of Egypt, Cairo, Egypt Dr. Dariusz Frydel, University of Chicago, Chicago, IL, USA Dr. Blythe Gore Clark, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA Dr. Corinne Grevent, GSB-Wahl GmbH, Aichwald, Deutschland Dr. Lin Gu, Arizona State University, Center for Solid State Sciences, Tempe, AZ, USA Dr. Hendrik Hansen-Goos, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland 41 Dokumentation 2008 Gastwissenschaftler Dr. Santosh Hosmani, Department of Metallurgical Engineering & Materials Science, Indian Institute of Technology, Bombay, Powal, Mumbai¸ India Dr. Neng Yun Jin-Phillipp, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Dmitry A. Kukuruznyak, National Institute for Materials Science, Advanced Electronic Materials Centre, Tsukuba, Japan Prof. Dr. Sung Bo Lee, School of Materials Science and Engineering, Seoul National University, Seoul, South Korea Dr. Hartwig Lehle, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Yujie Li, Universität Ulm, Institut für Halbleiterphysik, Ulm, Deutschland Dr. Feng Liu, State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xian, Shaanxi, P.R. China Prof. Dr. Yongchang Liu, Department of Metallic Materials Science, College of Materials, Tianjin University, Tianjin, P.R. China Dr. Andrey Mazilkin, Moscow Academy of Instrument Engineering and Information, Department of Physics, Moscow, Russian Federation Dr. Beri Nsoyani Mbenkum, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Yang Meng, Tsinghua Univerity, Department of Materials Science and Engineering, Beijing, P.R. China Dr. Rolf-Jürgen Merath, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Kristen Mills, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA Prof. Dr. Grygoriy Mykytyk, B. Verkin Institute for Low Temperature Physics & Engineering, National Ukrainian Academy of Sciences, Kharkov, Ukraine Prof. Dr. Marek Napiorkowski, Institute of Theoretical Physics, Warsaw University, Poland Prof. Dr. Shobhana Narisimhan, Theoretical Sciences Unit, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Jakkur, Bangalore, India Dr. Jaysen Janama Nelayah, Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud 11, France Dr. Gleb Oshanin, Laboratoire de Physique Théoretique de l’Université Pierre et Marie Curie, et du CNRS, Paris, France Dr. Francesco Parisen Toldin, Università di Pisa / Scuola Normale Superiore di Pisa, Pisa, Italia Prof. Dr. Yury Pastushenkov, Tver State University, Tver, Russian Federation Dr. Julien Polleux, University of California, Los Angeles (UCLA), Department of Materials Science and Engineering, Los Angeles, USA Dr. Svetlana Protasoava, Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russian Federation Prof. Dr. Eugen Rabkin, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel Dr. Behnaz Rahmati Kalkhoran, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Gemma Maria Rodriguez, Universidad de Valencia, Facultad de Química, Departamento de Química Orgánica, Valencia, España Dr. Petra Marie Salame, Université Pierre and Marie Curie, Paris, France Dr. Deenan Santhiya, National University of Singapore, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Singapore 42 Dokumentation 2008 Gastwissenschaftler Dr. Tamar Shahal, University of Cambridge, St. John`s College, Institute of Biotechnology, Cambridge, United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland Dr. Reinhard Singer, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Vesna Srot, Department for Nanostructured Materials, Jozef Stefan Institute, Ljubljana, Slovenia Dr. Daniel Steiauf, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Matthew Strader, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA Dr. Boris Straumal, Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russian Federation Dr. Raghavan Subasri, School of Chemistry, University of Hyderabad, India Padmavathi Jayaraman Subramanian, J. B. Bachha High School for Parsi Girls, Mumbai, India Prof. Dr. Adam Summers, Ecology and Evolutionary Biology, University of California, Irvine, Irvine, CA, USA Dr. Subramanian Sundaram, Organic Chemistry, University of Mumbai, Mumbai, India Prof. Dr. Istvan Szalai, Department of Physics, University of Veszprem, Veszprem, Hungary Dr. Ismail Tejero-Villagrasa, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Physikalisch-Chemisches Institut, Theoretische Chemie, Heidelberg, Deutschland Dr. Oleg Vasilev, Landau Institute for Theoretical Physics, Chernogolovka, Russian Federation Dr. Alina-Gabriela Vlad, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland Dr. Giovanni Volpe, Institut de Ciències Fotòniques, Castelldefels (Barcelona), Spain Prof. Dr. Marcel van de Voorde, European Commission, Brussels, Belgium Dr. Bartel van Waeyenberge, Department of Subatomic and Radiation Physics, Ghent University, Ghent, Belgium Dr. Zumin Wang, Structure Research Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei, P.R. China Prof. Dr. Jianzhong Wu, Universitiy of California at Riverside, Riverside, CA, USA Dr. Fei Xia, Department of Chemistry, Xiamen University, Xiamen, Fujian, P.R. China Dr. Yi Zhang, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, P.R. China Dr. Xuena Zhang, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart, Deutschland 43 Dokumentation 2008 Ehrungen Sonstige Mitteilungen a) Ehrungen H. Barbosa de Aguiar gewann im August 2008 auf dem 55. Internationalen Symposium der American Vacuum Society einen Preis für das beste Poster der Biomaterials Interfaces Division. Dr. E. A. Cavalcanti-Adam gewann einen Preis „For Women in Science“, der von der Deutschen Unesco-Kommission und L‘ Oréal Deutschland in Partnerschaft mit der Christiane NüssleinVolhard-Stiftung vergeben wird. Prof. S. Dietrich wurde am 15. Februar 2008 von der American Physical Society zum „Outstanding Referee“ gewählt. Eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines FIB-geschnittenen Fishnet-Metamaterials von U. Eigenthaler und Dr. M. Hirscher gehörte 2008 zu den 13 preisgekrönten Bildern im Wettbewerb des Journals „Materials Today“. Prof. Dr. M. Fähnle erhielt für das Wintersemester 2007/2008 den Preis der Fachschaft Physik der Universität Stuttgart für die beste Kursvorlesung. Dr. B. Gore Clark gewann einen ersten Platz beim Bilder-Wettbewerb anlässlich der Frühjahrstagung 2008 der Materials Research Society (MRS). Dr. R. Richter ist Gewinner des Arbeitsgruppenwettbewerbs „Glykobiotechnologie“ des BMBF. Dr. S. Roke hat den Hertha-Sponer-Preis 2008 der Deutschen Physikalischen Gesellschaft e.V. erhalten. B. Schmitz erhielt den zweiten Platz im She-Study-Award 2008 des Minerallölkonzerns Shell für ihre Diplomarbeit „Physisorption von Wasserstoff in neuen Materialien mit großer spezifischer Oberfläche Die Veröffentlichung von T. Tietze, M. Gacic, G. Schütz, G. Jakob, S. Brück und E. Goering, „XMCD studies on Co and Li doped ZnO magnetic semiconductors“(New Journal of Physics 10, no. 5, May, 055009 (2008)) wurde in die Liste „Best of NJP 2008“ aufgenommen. Dr. A. Vlad gewann auf der10th International Conference on Surface X-ray and Neutron Scattering (SXNS10) den Best Poster Award. Dr. U. G. K. Wegst, S. Oberhoff, M. Weller and M. F. Ashby wurden für ihre Arbeit „Materials for Violin Bows“ (J. Materials Research 98, 1230-1237 (2007)) mit dem Werner-Köster-Preis der DGM ausgezeichnet. Dr. U. Welzel erhielt den Günter Petzow Preis 2008 in Anerkennung seiner wegweisenden Arbeiten in der Spannungsanalyse in Materialien und insbesondere zur Aufdeckung der Oberflächen-Anisotropie. b) Berufungen und Ernennungen Prof. Dr. F. Aldinger wurde in das Gutachtergremium der Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) des Landes Hessen berufen. Prof. Dr. F. Aldinger wurde in das International Advisory Board der CIMTEC 2010 berufen, die im Juni 2010 in Grosetto in Italien stattfinden wird. 44 Dokumentation 2008 Berufungen Priv.-Doz. Dr. P. van Aken wurde eingeladen, in einem Team externer Gutachter am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) mitzuwirken. Begutachtet werden die Projekte, welche von der Division of Materials Sciences and Engineering des U.S. Department of Energy (DoE), Office of Basic Energy Sciences (BES), unterstützt werden. Priv.-Doz. Dr. P. van Aken wurde in den Wissenschaftlichen Beirat für die Neuausrichtung der Gruppe für Elektronenmikroskopie am Center of Advanced European Studies and Research (caesar) in Bonn berufen. Priv.-Doz. Dr. P. van Aken wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in das wissenschaftliche Gutachterkomitee für die Begutachtung des Graduiertenkollegs GRK 1161/2 „Disperse Systeme für Elektronikanwendungen“ an der Peukert/Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg berufen. Priv.-Doz. Dr. P. van Aken wurde von der National Research Foundation (NRF) Südafrika in das internationale wissenschaftliche Gutachtergremium für die Errichtung eines neuen „Nanoscience and Nanotechnology Research Center“ in Port Elizabeth, Südafrika, berufen. Dr. J. Albrecht hat einen Ruf auf eine W2-Professur für Physik an der Hochschule Aalen erhalten und angenommen. Prof. Dr. C. Bechinger wurde zum 1.1.2008 als Max-Planck-Fellow an das Max-Planck-Institut für Metallforschung berufen. Dr. J. Bill ist Mitglied der Gutachtergruppe für das Schwerpunktprogramm „Biomimetic Materials Research: Functionality by Hierarchical Structuring of Materials“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Die erste Begutachtung war am 15. - 16. Dezember 2008. Dr. A. del Campo Bécares hat einen Ruf auf eine W2-Stelle im Rahmen des „W2-MinervaProgramm zur Förderung hervorragender Wissenschaftlerinnen in der MPG“ am MPI für Polymerforschung erhalten und angenommen. Dr. K. Fauth hat einen Ruf auf eine W2-Professur für Experimentelle Physik am Physikalischen Institut der Universität Würzburg erhalten und angenommen. Dr. S. Gorb hat den Ruf auf eine W3-Professur an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel angenommen. Dr. F. Graeter wurde zum “Joint Sino-German Junior Research Group Leader” (DAAD/BMBF) ernannt. Prof. Dr. E. J. Mittemeijer wurde in das Scientific Committee der „International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC 2009)“ gewählt (25. bis 29. August 2009 in Berlin). Prof. Dr. E. J. Mittemeijer wurde zum Chairman der „9th International Conference on Residual Stresses“ (ICRS 9) ernannt, die 2012 stattfinden wird. Dr. C. Pacholski wurde 2008 in das Akademiekolleg für den Wissenschaftlichen Nachwuchs (WIN-Kolleg) der Heidelberger Akademie der Wissenschaften aufgenommen. Prof. Dr. G. Petzow wurde zum Ehrenvorsitzenden des 2. Sino-German Symposiums „Computational Thermodynamics and Kinetics and their Application to Solidification“ ernannt (9. bis 12. Juni 2009 in Aachen). Dr. H. Reichert hat einen Ruf auf die Position des Director of Research (Physical Sciences, zum 01. Januar 2009) der ESRF (European Synchrotron Radioation Facility, Grenoble) erhalten und angenommen. Dr. S. Roke war von Januar bis Februar 2008 Mitglied eines Auswahlkomitees für themenoffene Selbständige Nachwuchsgruppen der Chemisch-Physikalisch-Technischen Sektion der MaxPlanck-Gesellschaft 45 Dokumentation 2008 Ehrungen Prof. Dr. M. Rühle wurde zum Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats des Erich Schmid Instituts für Materialwissenschaften der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Leoben) ernannt. Prof. Dr. M. Rühle wurde zum Mitglied des Peer Review Committee des Hercules Projektes (Flandern, Belgien) ernannt. Prof. Dr. G. Schütz wurde zum Mitglied des Hochschulrats der Universität Bielefeld ernannt. Prof. Dr. J. P. Spatz erhielt vom Weizmann Institute of Science (Rehovot/Israel) eine Weston Gastprofessur im Department of Molecular Cell Biology. Dr. B. Straumal wurde zum Mitglied des Wissenschaftlichen Komitees der 5. Internationalen Konferenz „Diffusion in Solids and Liquids“ (DSL-2009) ernannt (24. bis 26. Juni 2009 in Rom, Italien). Dr. B. Straumal wurde zum „Member of the Scientific Board“ der 6th International Conference on High Temperature Capillarity (HTC6) ernannt (6. bis 9. Mai 2009 in Athen, Griechenland). Dr. U. Welzel wurde in das Scientific Programme Committee der „European Powder Diffraction Conference (EPDIC 11) )“ gewählt (19. bis 22. September 2009 in Warschau, Polen). c) Wissenschaftliche Veranstaltungen Dr. H. Reichert organisierte das 9. Warren Symposium vom 16. bis 19. Januar 2008 auf Schloss Ringberg, Rottach-Egern. Dr. M. Hirscher war Mitglied im Technology Planning Committee der „Materials Innovation in an Emerging Hydrogen Economy Conference“ Die Konferenz fand vom 24. bis 27. Februar 2008 in Cocoa Beach, Florida, USA statt. Dr. M. Hirscher organisierte zusammen mit A. Pundt und R. Bormann das Symposium „Hydrogen in Materials: New Developments“ im Rahmen der Frühjahrstagung der DPG, die vom 25. bis 29. Februar 2008 in Berlin stattfand. Prof. S. Dietrich und Dr. M. Rauscher organisierten gemeinsam den Workshop „Soft Matter at Interfaces 2008“ vom 30. März bis 2. April 2008 auf Schloss Ringberg, Rottach-Egern. Prof. S. Dietrich und Dr. A. Gambassi organisierten gemeinsam den Workshop „The Physics of Fluctuations“, der vom 7. bis 8. Juli 2008 am Max-Planck-Institut für Metallforschung stattfand Dr. B. Straumal war Mitglied des Wissenschaftlichen Komitees der 4. Internationalen Konferenz „Diffusion in Solids and Liquids“ (DSL-2008) die vom 9. bis 11. Juli 2008 in Barcelona, Spanien, stattfand. Außerdem organisierte Dr. B. Straumal den 6th International Workshop on Surface and Interface Segregation (IWSIS-6), der dort am 11. Juli 2009 stattfand. Mitglied des IWSIS International Advisory Committee war Prof. Dr. S. Hofmann. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung und die Institute für Theoretische und Angewandte Physik, Nichtmetallische Anorganische Materialien und Metallkunde der Universität Stuttgart veranstalteten gemeinsam am 17. Juli 2008 das 7. Paul-Peter Ewald Kolloquium zu Ehren von Herrn Prof. Dr. M. Rühle anlässlich seines 70. Geburtstages. In diesem Rahmen wurde zum dritten Mal der Günter Petzow Preis verliehen. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung veranstaltete am 22. Juli 2008 die Max Planck Lecture 2008. Prof. Dr. A. Paul Alivisatos vom Lawrence Berkeley National Laboratory, CA, USA sprach über „Nanocrystals as Model Systems for Understanding Structural and Chemical Transformations in the Solid State“. 46 Dokumentation 2008 Berufungen Dr. A. Leineweber organisierte das Mikrosymposium „Microstructure and Structural Imperfections“ der „21st International Union of Crystallography Conference“, die vom 23. bis 31. August 2008 in Osaka, Japan, stattfand. Dr. B. Straumal war Vorsitzender des Organisationskomitees des 3rd International Workshop „Actual Problems of Condenced State Physics”, der vom 25. bis 29. August 2008 in Astrahan, Russische Förderation, veranstaltet wurde. Dr. F. Gräter organisierte die internationale Konferenz „Protein Structure and Mechanics (PSAM)“, die vom 12. bis 13. September 2008 am CAS-MPG-Partner Institute for Computational Biology, Shanghai, China, stattfand Dr. J. Bill, F. Aldinger und M. De Guire organisierten das Ringberg Symposium 2008 „Biological Approaches in Materials Sciences“, welches vom 1. bis 4. Oktober 2008 auf Schloss Ringberg, Rottach-Egern, durchgeführt wurde. Das Stuttgarter Center for Electron Microscopy (StEM) organisierte und veranstaltete den „European Workshop on TEM Specimen Preparation Techniques of Composites and Dissimilar Materials“, der vom 10. bis 14. November 2008 innerhalb des Europäischen Projektes ESTEEM-FP6 am Max-Planck-Institut für Metallforschung stattfand. Dr. B. Straumal war Vorsitzender des Organisationskomitees der 5. Internationalen Konferenz „Phase Transitions and Strength of Crystals“, die vom 17. bis 21. November 2008 in Chernogolvka, Russische Förderation, stattfand. Dr. B. Baretzky war „Scientific Board Member” dieser Konferenz. Das Max-Planck-Institut für Metallforschung veranstaltete zusammen mit dem Max-PlanckInstitut für Festkörperforschung und der Robert Bosch GmbH ein „Follow Up Meeting“ der Innovations-Initiative „Die Zukunft gestalten“, das am 21. November 2008 am Max-PlanckInstitut für Metallforschung stattfand. d) Weitere Veranstaltungen Anlässlich des bundesweiten „Girls’ Day – Mädchen-Zukunftstag“ am 24. April 2008 bot das Max-Planck-Institut für Metallforschung gemeinsam mit dem Max-Plack-Institut für Festkörperforschung wiederum fünfzig Mädchen Einblicke in verschiedene Berufe in der Forschung Das Max-Planck-Institut für Metallforschung veranstaltete am 6. Juni 2008 seinen dritten „International Day“. 47 Dokumentation 2008 48 Ehrungen Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Tätigkeitsbericht 2008 Festkörperforschung/Materialwissenschaften Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein Korngrenzenphänomen? Goering, Eberhard; Baretzky, Brigitte; Straumal, Boris; Tietze, Thomas; Schütz, Gisela; Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart Abteilung - Moderne magnetische Materialien Korrespondierender Autor Goering, Eberhard, E-Mail: [email protected] Zusammenfassung Mit Kobalt dotiertes Zinkoxid zeigt bei Raumtemperatur ferromagnetische Eigenschaften, die jedoch – wie unsere magnetischen Röntgenzirkulardichroismus-Messungen zeigen – durch kein Element der Probe (Co, Zn und O) hervorgerufen werden. Die Auswertung von Literaturdaten und eigene Messungen ergaben, dass Ferromagnetismus nur in nanokristallinem ZnO auftritt und vermutlich durch Sauerstoff-Fehlstellen, die in dem dichten Netz der Korngrenzen lokalisiert sind, induziert wird. Damit eröffnen sich vielversprechende Perspektiven für neue technologische Anwendungen. Abstract Zink oxide doped with Cobalt shows ferromagnetic behavior at room temperature. Our X-ray Magnetic Circular Dichroism measurements clearly demonstrate that none of the sample’s elements (Co, Zn or O) is responsible for ferromagnetism. Dedicated data evaluation from literature and our own investigations indicate that ferromagnetism only appears in nanocrystalline ZnO and is likely induced by Oxygen defects located in the dense grain boundary network. These ndings may open promising perspectives for new technological applications. Raumtemperatur-Ferromagnetismus bei transparenten halbleitenden Systemen Eigentlich gibt es nur wenige Materialien, wie z. B. Eisen, Kobalt und Nickel, die bei Raumtemperatur ferromagnetische Eigenschaften besitzen. Umso erstaunlicher ist es, dass unter bestimmten Umständen sogar ein Halbleiter wie Zinkoxid (ZnO), der mit wenigen Atomprozent Kobalt (Co) dotiert wurde, Ferromagnetismus bei Raumtemperatur aufweist. Diese so genannten „verdünnten magnetischen Halbleiter“ bieten eine Kombination unterschiedlicher Materialeigenschaften – wie z. B. halbleitendes Verhalten, Transparenz und Ferromagnetismus – die ganz neue, technologisch bedeutende Einsatzmöglichkeiten eröffnen. Da ZnO laut theoretischer Berechnungen noch oberhalb von Raumtemperatur (ca. 293 K) ferromagnetisches Verhalten zeigen soll (siehe Abb. 1), gilt es als technologisch sehr vielversprechender Kandidat für den Einsatz in der sogenannten Spinelektronik (oder kurz Spintronik), die auf dem Spin der Leitungselektronen basiert. Insbesondere ermöglicht das ZnO aufgrund seiner transparenten Eigenschaften magnetisch kontrollierte und/oder sensorische Anwendungen im Bereich der Optik. Dabei werden die optischen Eigenschaften wie z. B. der Brechungsindex, durch den Magnetismus deutlich beeinusst. © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 49 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Abb. 1: Anfang dieses Jahrtausends haben T. Dietl und Mitarbeiter für verschiedene Systeme die ferromagnetische Ordnungstemperatur (so genannte Curie-Temperatur) theoretische berechnet [1]. Danach soll ZnO, welches mit wenigen magnetischen Ionen, wie z. B. Mangan (Mn) oder Kobalt (Co) dotiert ist, noch bei Raumtemperatur (RT, ca. 293 K) ferromagnetische Ordnung und damit ferromagnetisches Verhalten zeigen. Unterhalb der Curie-Temperatur oder ferromagnetischen Ordnungstemperatur richten sich die magnetischen Ionen innerhalb des Materials zueinander bevorzugt parallel, also ferromagnetisch geordnet aus (Werte in der Abbildung aus [1] übernommen). Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung (in Anlehnung an Dietl et. al.) Entsprechend der theoretischen Vorhersage von Dietl et al. [1] wird die langreichweitige ferromagnetische Ordnung durch die beweglichen Ladungsträger, Löcher oder Elektronen vermittelt und durch die parallele Ausrichtung der dann ferromagnetischen Ionen hervorgerufen. Diese Vorhersage induzierte eine Reihe von Untersuchungen, und so konnte in der Tat schon sehr bald danach Ferromagnetismus an ZnO experimentell nachgewiesen werden, wobei noch relativ hohe Co-Konzentrationen nötig waren. Abbildung 2 zeigt den atomaren Aufbau eines solchen ZnO-Gitters, das eine sog. Wurtzit-Struktur aufweist, mit einer Co-Dotierung von 5 Atomprozent (5 %). 50 www.mpg.de © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Tätigkeitsbericht 2008 Abb. 2: ZnO-Gitter mit 5% Co-Dotierung: Hier werden 5% der Zinkatome durch Co-Atome ersetzt. Die ferromagnetische Ausrichtung der Co-Ionen, die mit schwarzen Pfeilen gekennzeichnet ist, wird durch diese beweglichen Ladungsträger (Elektronen: e- oder Löcher: h+, symbolisiert durch die rote Kugel) induziert. Bei Dietl et al. wird der Ferromagnetismus von Löchern „erzeugt“ [1]. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Da Ferromagnetismus jedoch auch bei „diamagnetischer“ Dotierung und sogar an reinen Oxiden wie HfO2 und ZnO beobachtet wurde, deutet vieles darauf hin, dass diese anfänglichen Erklärungen für das Phänomen des Ferromagnetismus in Halbleitern nur bedingt Gültigkeit haben. Um Licht in das Dunkel zu bringen, wurden mithilfe des magnetischen Röntgenzirkulardichroismus (XMCD) Untersuchungen an mit 5 % Co dotierten ZnO-Proben durchgeführt. Diese wurden mithilfe der gepulsten Laserdeposition (PLD) hergestellt (in Zusammenarbeit mit M. Gacic und G. Jakob aus der Gruppe von H. Adrian, Universität Mainz). Magnetometrie Um die ferromagnetischen Eigenschaften der gesamten Probe zu untersuchen bzw. nachzuweisen, wird das von der ZnO-Probe erzeugte Magnetfeld mithilfe einer sehr empndlichen Magnetfeldsonde (Superconducting Quantum Interference Device oder kurz SQUID) vermessen. Diese Methode ist so empndlich, dass sogar der Magnetismus von nur wenigen ferromagnetischen Atomlagen nachge© 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 51 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... wiesen werden kann. Typischerweise untersucht man dabei das von der Probe erzeugte Magnetfeld (Magnetisierung) als Funktion eines von außen angelegten Magnetfeldes. Solche Hysteresekurven sind in Abbildung 3 exemplarisch für drei verschieden präparierte Proben und bei verschiedenen Probentemperaturen gezeigt. Dabei treten relativ hohe magnetische Momente von bis zu 2 µB/Co-Ion auf. Es hat sich gezeigt, dass ein dreilagiger Wachstumsprozess, bei dem das PLD-Schichtwachstum zweimal unterbrochen wurde, das ferromagnetische Verhalten bei 2 K deutlich verbessert (siehe eingefügtes Bild in Abb. 3). Abb. 3: Magnetometrie (SQUID)-Messungen an drei verschiedenen mit 5% Co dotierten bzw. 10 % Li-codotierten ZnO-Proben (siehe Text) [2, 3]. Das magnetische Moment der Probe ist in elementaren quantenmechanischen Einheiten (Bohrsches-Magnetron µB) bezogen auf die Anzahl/Menge der dotierten Co-Ionen gegen das angelegte Magnetfeld in Einheiten von Tesla (T) aufgetragen. Für den Ferromagnetismus ist die so genannte Sättigungsmagnetisierung, welche dem Maximalwert der Magnetisierung bei hohen äußeren Feldern entspricht, ein wichtiges Indiz. Wesentlicher ist aber das so genannte „Öffnen des Magnetisierungsverlaufes“ in eine Hysterese, bei der die Probe auch bei ausgeschaltetem Magnetfeld (0 Tesla) eine eingeprägte Magnetisierung besitzt, die erst durch ein äußeres Gegenfeld (Koerzitivfeld) verschwindet. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Die für ein ferromagnetisches Verhalten typische Hysterese ist in Abbildung 3 bei der dreilagigen Probe in der Vergrößerung besonders deutlich zu erkennen. Somit zeigt das dreilagige Wachstum einen positiven Effekt auf die ferromagnetischen Eigenschaften der Probe, die sich in den erhöhten Koerzitivfeldern und ausgeprägten Sättigungsmagnetisierungen widerspiegeln. Die zusätzliche Dotierung mit 10 % Lithium führt im Vergleich zur dreilagigen Referenzprobe jedoch zu keiner Verbesserung der ferromagnetischen Eigenschaften. www.mpg.de 52 © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Tätigkeitsbericht 2008 Magnetischer Röntgenzirkulardichroismus Um den separaten Beitrag der verschiedenen Elemente zum magnetischen Gesamtmoment herauszunden, wurden Messungen mithilfe des so genannten magnetischen Röntgenzirkulardichroismus (XMCD) an den Kobalt-L2,3-, Zink-L2,3- und Sauerstoff-K-Kanten durchgeführt. So lassen sich die für den Ferromagnetismus verantwortlichen Elemente eindeutig identizieren. Die elementspezischen magnetischen Momente können aber noch detaillierter untersucht werden: Es kann sogar unterschieden werden, ob der Magnetismus der Bahnbewegung (Bahnmoment) oder dem so genannten Spin (Spinmoment) der beteiligten Elektronen zuzusprechen ist. Dabei wird die Probe mit zirkular polarisiertem Röntgenlicht, das in diesem Fall das Synchrotron BESSY II in Berlin liefert, durchstrahlt. Dadurch entsteht ein charakteristisches Absorptionsspektrum, das von den in der Probe vorhandenen Elementen geprägt ist. Die anregende Röntgenenergie entspricht dabei genau der Energie, die nötig ist, um ein energetisch „tiefer“ gebundenes Elektron in die zu untersuchende „magnetische Schale“ (z. B. in unbesetzte 3d-Zustände vom Co) anzuregen. Die dadurch stark erhöhte Absorption des Röntgenlichts (XAS) – man spricht in diesem Zusammenhang von resonanter Anregung – hängt darüber hinaus deutlich von der Orientierung der Probenmagnetisierung bezüglich der Einfallsrichtung der zirkular polarisierten Röntgenstrahlung ab. Das so genannte XMCD-Spektrum erhält man durch Vergleich (Differenzbildung) der beiden Absorptionsspektren, die für parallel und antiparallel zum Lichtstrahl magnetisierte Proben gemessen wurden (typischerweise erfolgt die Ummagnetisierung durch ein äußeres Magnetfeld, das in unserem Fall bei +/- 2 Tesla liegt). Mithilfe der Summenregeln lassen sich dann aus diesen XMCD-Spektren die oben beschriebenen Spin- und Bahnelemente bestimmen [4]. Unsere XMCD-Untersuchungen wurden in drei verschiedenen Messmodi durchgeführt: Probenstrommessung (TEY), Fluoreszenzsignal (TFY) und in Reexion. Hierbei kann gezielt zwischen Oberächen-, Volumen- und Grenzächeninformation unterschieden werden (Interessierten Lesern empfehlen wir unsere Originalpublikationen [2-4] mit ausführlicheren Erläuterungen). Kobalt Zusammen mit den volumen- und grenzächensensitiven XMCD-Messungen (Fluoreszenz- und Reexions-Modi; Details siehe [2]) kann Kobalt als „Träger“ des Ferromagnetismus eindeutig ausgeschlossen werden. Die XMCD-Signale zeigen selbst bei tiefen Temperaturen kein ferromagnetisches, sondern lediglich paramagnetisches Verhalten für Kobalt, welches auch bei Tieftemperatur-Magnetisierungsmessungen mit hohen Magnetfeldern [3] quantitativ bestätigt werden konnte. Dies zeigt klar und eindeutig, dass die Kobalt-Ionen nicht – wie ursprünglich angenommen (siehe Abb. 2) – ferromagnetisch geordnet sind und deshalb der Ferromagnetismus nicht durch die oben beschriebenen Modelle (siehe Dietl et al. [1]) erklärt werden kann. Sauerstoff und Zink Analog wie bei Kobalt wurden auch am Sauerstoff und am Zink Röntgenabsorptions- bzw. XMCDMessungen durchgeführt. Da das Signal an der Sauerstoff K-Kante und an den Zink-L2,3-Kanten relativ niedrig ist, wurden größte Anstrengungen, wie z. B. extrem lange Messzeiten unternommen, um ein einzigartig hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen. Beispielhaft sind die Absorptions- und XMCD-Spektren für Sauerstoff in Abbildung 4 dargestellt. © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 53 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Abb. 4: a) Absorptionsspektren an den Sauerstoff-K-Kanten (TEY-Modus bei 2 T; 300 K) für die drei verschiedenen mit 5% Co dotierten ZnO-Proben (siehe Text). Die Spektren für parallele und antiparallele Orientierung liegen direkt übereinander. b) Selbst bei einer Vergrößerung der XMCD-Spektren mit einem extrem hohen Signal-Rausch-Verhältnis um einen Faktor 1000 ist es nicht möglich, ein signikantes Differenz- und damit magnetisches Signal an der Sauerstoff-K-Kante zu erkennen. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Um verborgene Volumen- und Grenzächeneffekte auszuschließen, wurden XMCD-Messungen ebenfalls im Fluoreszenz- und Reexionsmodus durchgeführt (siehe [2]), wobei auch hier kein magnetisches XMCD-Signal beobachtet werden konnte. Somit sind im Rahmen äußerst geringer Fehlergrenzen Sauerstoff und Zink als unmagnetisch zu betrachten. Unsere Ergebnisse wurden inzwischen auch von anderen Gruppen bestätigt [5]. Mögliche Ursachen für den Ferromagnetismus Generell können schon kleinste Verunreinigungen mit ferromagnetischen Materialien, wie z.B. Eisen, ein ferromagnetisches Probensignal suggerieren. Solche Verunreinigungen wurden jedoch in den von uns mit XMCD untersuchten Proben nicht gefunden. Außerdem wurde bei der Probenpräparation sehr sorgsam vorgegangen: Neben der ausschließlichen Verwendung von Werkzeugen (z.B. Pinzetten) aus Kunststoff oder Keramik wurde auf der Rückseite der Probe vorsorglich ein Molybdän-Blech angebracht, um eine eventuelle Diffusion magnetischer Ionen vom Probenträger in die Probe hinein auszuschließen. Damit muss der Ferromagnetismus in diesen ZnO-Proben eine andere Ursache haben – aber welche? www.mpg.de 54 © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Tätigkeitsbericht 2008 Mikrostruktur, Ferromagnetismus und Korngrenzen Die Tatsache, dass der Ferromagnetismus eindeutig von keinem Element der Probe verursacht wird, zwang uns, eine sehr ungewöhnliche Hypothese ins Auge zu fassen: Sog. Defekte, wie sie z.B. in Form von Leer-, Fehlstellen oder Korngrenzen in vielen Proben vorkommen, könnten den Ferromagnetismus in der ZnO-Probe bewirken. Um die Hypothese zu erhärten, wurden die in der Literatur dargestellten Ergebnisse in dieser Hinsicht genau analysiert. In der Regel besteht ein Material aus vielen Körnern, die durch die sog. Korngrenzen voneinander getrennt sind. Korngrenzen stellen eine Ansammlung von Defekten dar, so dass in einer ersten Näherung die Anzahl der Korngrenzen bzw. die Korngrenzendichte proportional zur Anzahl bzw. Dichte der Defekte angesehen werden kann. Als Maß dient dafür die sog. spezische Korngrenzenoberäche SGB, die sich aus dem Verhältnis von Korngrenzenoberäche zu Kornvolumen berechnet. Das heißt, je kleiner die Körner, desto dichter das „Korngrenzennetzwerk“ und umso größer die spezische Korngrenzenoberäche. Zu unserer Überraschung zeigte sich eine eindeutige Abhängigkeit zwischen dem Anteil der Korngrenzen am Gesamtvolumen, also der spezischen Korngrenzenoberäche SGB und den ferromagnetischen Eigenschaften. In Abbildung 5 ist für Mangan (Mn)-dotiertes ZnO die Temperatur, bei der die Proben hergestellt wurden, gegen die spezische Korngrenzenoberäche SGB aufgetragen. Eine klare Trennlinie zwischen Ferromagnetismus und Para- bzw. Diamagnetismus ist zu erkennen. Nur kompakte Materialien mit hoher Korngrenzendichte zeigen ferromagnetisches Verhalten. Eine solche klare Grenzlinie wurde auch für Kobalt-dotiertes und sogar für reines, undotiertes ZnO gefunden. Für reines ZnO werden jedoch wesentlich größere spezische Korngrenzenoberächen, also viel kleinere Körner benötigt, um Ferromagnetismus „zu erzeugen“. © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 55 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Abb. 5: Links: Am Beispiel von ZnO, das mit Mangan (Mn) dotiert ist, zeigt sich eine klare Abhängigkeit des Ferromagnetismus (FM, volle Symbole) und Para.- bzw. Diamagnetismus (PM, DM, offene Symbole) vom Verhältnis der Korngrenzenächen zum Kornvolumen (siehe Text). Auf der oberen Skala ist die dazugehörige Korngröße für äquiaxiale Körner dargestellt. Für die Bestimmung der Korngrenzendichte wurden die verschiedenen Probenstrukturen in verschiedene Kategorien eingeteilt. Rechts sind zwei solcher typischer Kornformen, lange Säulen bzw. ache Platten, schematisch dargestellt. Die Punkte entsprechen dabei vielen in der Literatur gefundenen Resultaten, wobei die Korngrenzenoberäche aus den dort angegebenen strukturellen Informationen extrahiert wurde. Die großen schwarzen Punkte stellen unsere eigenen Messergebnisse dar. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Nanokristallines ferromagnetisches reines ZnO Auf der Basis der zuvor gezeigten Ergebnisse wurden mithilfe eines relativ neuen Verfahrens, dem so genannten „Liquid-Ceramics“-Verfahren [6], reine ZnO-Proben auf Aluminium- und Saphir-Substraten hergestellt. Mithilfe dieses Verfahrens konnten undotierte reine ZnO-Filme mit sehr kleinen Korngrößen und damit hoher spezischer Korngrenzenoberäche präpariert werden, die reproduzierbar Ferromagnetismus bei Raumtemperatur zeigen. Abbildung 6 zeigt die Analyseergebnisse hinsichtlich ihrer Mikrostruktur und ihrer magnetischen Eigenschaften www.mpg.de 56 © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Tätigkeitsbericht 2008 Abb. 6: Links: Transmissions-elektronenmikroskopische Aufnahme (TEM) von einer mit dem „LiquidCeramics”-Verfahren hergestellten Probe [6]. Typische Korngrößen sind dabei kleiner als 20 nm. Rechts: Zugehöriger Verlauf der Sättigungsmagnetisierung als Funktion der Schichtdicke. Ein deutlich lineares Verhalten ist erkennbar, was auf ferromagnetische Volumeneigenschaften hindeutet. Die eingefügten Bilder zeigen den ferromagnetischen Magnetisierungsverlauf für Saphir- und Aluminium- Substrate. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Interessante Perspektiven Unsere Ergebnisse geben erstmalig einen starken Hinweis darauf, dass Ferromagnetismus bei Raumtemperatur auch durch die magnetische Ordnung von Elektronen hervorgerufen werden kann, die sich in Defekten, wie z.B. Korngrenzen, Fehl- oder Leerstellen aufhalten. Damit eröffnet sich sowohl eine völlig neue Sichtweise auf den seit langem bekannten Effekt des Ferromagnetismus als auch eine Vielzahl von bedeutsamen Möglichkeiten für die technologische Anwendung. Mit unseren Ergebnissen kann es möglich werden, eine völlig neue Klasse von ferromagnetischen Verbindungen herzustellen. Dies eröffnet ganz neue Perspektiven, wobei noch sehr viele Fragen, die besonders für Anwendungen z.B. in der Spinelektronik relevant sind, beantwortet werden müssen. Weitere grundlagenwissenschaftliche Untersuchungen sind nötig, um diesen Effekt im Detail zu verstehen: Wie kann das ferromagnetische Verhalten als Funktion der Defektdichte bzw. der Korngrenzendichte quantitativ beschrieben werden? Handelt es sich hierbei um ein universelles Phänomen, das auch bei anderen oxidischen Systemen, wie z. B. Hafniumoxid oder Titandioxid auftritt? So bleibt Ferromagnetismus bei Raumtemperatur weiter eine spannende Frage und ist auch nach 4000 Jahren noch für Überraschungen gut. © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 57 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Goering, Eberhard et al. | Raumtemperatur-Ferromagnetismus von Zinkoxid: Ein ... Literaturhinweise [1] T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, D. Ferrand: Zener Model Description of Ferromagnetism in Zinc-Blende Magnetic Semiconductors. Science 287, 1019-1022 (2000). [2] T. Tietze, M. Gacic, G. Schütz, G. Jakob, S. Brück, E. Goering: XMCD studies on Co and Li doped ZnO Magnetic Semiconductors. New Journal of Physics 10, 055009 (2008). [3] G. Schütz, E. Goering, H. Stoll: Synchrotron radiation techniques based on X-ray magnetic circular dichroism. In: Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, Vol. 3: Novel Techniques for Characterizing and Preparing Samples. (Eds.) H. Kronmüller, S. Parkin. John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK 2007, pp. 1311-1363. [4] M. Gacic, G. Jakob, C. Herbort, H. Adrian, T. Tietze, S. Brück, E. Goering: Magnetism of Co-doped ZnO thin lms. Physical Review B 75, 205206 (2007). [5] A. Barla, G. Schmerber, E. Beaurepaire, A. Dinia, H. Bieber, S. Colis, F. Scheurer, J. P. Kappler, P. Imperia, F. Nolting, F. Wilhelm, A. Rogalev, D. Müller, J. J. Grob: Paramagnetism of the Co sublattice in ferromagnetic Zn1−xCoxO lms. Physical Review B 76, 125201 (2007). [6] B. B. Straumal, A. A. Mazilkin, S. G. Protasova, A. A. Myatiev, P. B. Straumal, B. Baretzky: Increase of Co solubility with decreasing grain size in ZnO. Acta Materialia 56, 6246-6256 (2008). 58 www.mpg.de © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Martin, Raquel | Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen Tätigkeitsbericht 2008 Festkörperforschung/Materialwissenschaften Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen Martin, Raquel; Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart Nachwuchsgruppe - Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen. Korrespondierender Autor Martin, Raquel, E-Mail: [email protected] Zusammenfassung Die Nachwuchsgruppe von Dr. Raquel Martin entwickelt mithilfe einer bestimmten Nanotechnologie neue medizinische Tests / Instrumente und wird ein Start-up-Unternehmen gründen. Die ersten drei Produkte in der Entwicklung sind ein nicht-invasiver pränataler Test, ein nicht-invasiver Test zum Monitoring von Krebs sowie eine Beschichtung für synthetische Gefäßtransplantate. Die Forschungsaktivitäten der Nachwuchsgruppe werden vom GO-Bio-Programm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Abstract The goal of the project is to found a start-up that will develop and sell health care products whose design is based on a particular nanotechnology. The rst three products that we are developing are a non-invasive prenatal test, a non-invasive cancer monitoring test, and a coating for synthetic vascular grafts. The project is funded by the GOBio program, a program from the Federal Ministry of Education and Research of Germany. GO-Bio-Projekt: Gründung eines Start-up-Unternehmenes Im Jahr 2006 nahm Dr. Raquel Martin an dem Wettbewerb „GO-Bio Funding competition“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) teil. Dieses Programm fördert Wissenschaftler, damit diese einerseits neue Technologien in den Biowissenschaften entwickeln und andererseits ein Unternehmen aufbauen können (weitere Informationen zum GO-Bio-Programm unter http://www. bmbf.de/de/6868.php). In der ersten Ausschreibungsrunde 2006 wurde Raquel Martins Antrag als einer von zwölf siegreichen ausgewählt. Beworben hatten sich damals rund 170 junge Wissenschaftler mit Projektanträgen. Die GO-Bio-Finanzierung war dann der Startschuss für Raquel Martins Projekt, das innerhalb der Abteilung für Neue Materialien und Biosysteme am Stuttgarter Max-Planck-Institut für Metallforschung angesiedelt ist. Seitdem arbeiten sie und ihr Team an der Entwicklung der ersten Produkte des zukünftigen Start-up-Unternehmens. Um die Übertragung der wissenschaftlichen Ergebnisse vom Labortisch auf die Wirtschaft zu verbessern, unterstützt das GO-Bio-Programm auch bei unternehmerischen Fragen. So protierte Dr. Martin von Beginn an von einer professionellen Unternehmensberatung. Zusätzlich besuchte sie zwei Jahre lang Wochenendkurse an der deutsch-französischen ESSEC & Mannheim Business School und hat inzwischen einen Master of Business (MBA) erlangt. © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 59 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Martin, Raquel | Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen Das zukünftige Start-up-Unternehmen wird Gesundheitsprodukte entwickeln und herstellen, deren Design auf einer urheberrechtlich geschützten Nanotechnologie basiert. Dabei handelt es sich um die sogenannte BCML-Technologie (Block Copolymer Micellar Lithography). Nanotechnologie als wichtiges Instrument zur Herstellung von Gesundheitsprodukten Biologische Zellen haben Ausmaße bis zu einigen Mikrometern und sie empfangen externe Signale, die räumlich verteilt auf der Nanometer- und Mikrometerskala sind. Beispiele von wahrgenommenen Signalen unserer Zellen sind das 67-nm periodische Muster von Kollagenfasern in Knochen oder der Gradient von Molekülen im Gewebe. Viele medizinische Instrumente kommen in Kontakt mit den Körperzellen. Dazu gehören beispielsweise Gefäßtransplantate und -stents, Glukosesensoren, Herzschrittmacher etc. Die Entwickler dieser medizinischen Module müssen die Signale kontrollieren können, die sie auf die umgebenden Zellen übertragen. Denn wenn diese nach dem Kontakt unkontrolliert reagieren, kann das die Funktionsfähigkeit des Bauteils mindern oder sogar zu weiteren Operationen, Behinderung oder schlimmstenfalls zum Tod führen. Um die gewünschten physiologischen Reaktionen ohne die unerwünschten Begleiterscheinungen hervorzurufen, sollten wichtige Parameter eines künstlichen medizinischen Bauteils perfekt bis in den Nanometerbereich kontrolliert werden: Dazu gehören die chemische Zusammensetzung der Oberäche, sowie strukturelle und mechanische Eigenschaften. Die BCML-Nanotechnologie Diese Nanolithograetechnik ermöglicht die Entwicklung von Objekten, deren Oberächen spezische und gut kontrollierte Signale zu den umliegenden Zellen senden und dadurch deren Verhalten beeinussen. Mithilfe dieser Technik werden die Oberächen der Objekte mit einem periodischen Nanomuster von Metallnanopartikeln beschichtet. So können Biomoleküle an den Metallpartikeln anhaften und erzeugen somit ein Muster aus chemischen Signalen, die gleichmäßig auf der Nanometerskala verteilt sind. Die Biomoleküle können so gewählt werden, dass sie ein bestimmtes Prol von Zelloberächenrezeptoren aktivieren. Demzufolge lässt sich eine bestimmte Zellfunktion oder ein bestimmter Zelltyp modulieren (Abb. 1). Abb. 1: Schematische Darstellung der BCML-Nanotechnologie. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung www.mpg.de 60 © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Martin, Raquel | Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen Tätigkeitsbericht 2008 Die BCML-Technik erzeugt also eine „bioaktive Ummantelung“ mit (i) einem ausgewählten chemischen Signal, das mit der Oberäche verbunden ist, (ii) einem kontrollierten Abstand zwischen den chemischen Signalen auf der Nanometerskala, und (iii) einer denierten Steigkeit des Substrats. Diese drei Parameter sind dafür bekannt, das Zellverhalten zu beeinussen. Wir variieren diese systematisch auf unseren Substraten, sodass zahlreiche Zellantworten ausgelöst werden können. Die BCML-Technologie bietet mehrere Vorteile, die sehr wertvoll beim Gestalten von medizinischen Instrumenten sind. Zu den wichtigsten Vorzügen zählt, dass, abhängig vom Design der BCML-Nanostrukturen, sehr bestimmt die Anhaftung eines ganz bestimmten Zelltyps gefördert wird. Außerdem können die Nanostrukturen auf ebenen und auf gewölbten Objekten, auf organischen und anorganischen Materialien gestaltet werden – und das auf kostengünstige Art und auch auf größeren Flächen (bis hin zu einer Größe im Quadratmeterbereich, Abb. 2). Eine solche Kombination von Vorteilen erreicht keine andere bekannte Nanolithograetechnik. Abb. 2: Die BCML-Technologie ist vielseitig einsetzbar: Parameter, die eingestellt werden können zur Nutzung der BCML-Technologie. Urheber: Max-Planck-Institut für Metallforschung Die Produkte Im Januar 2009 zählt das Team von Dr. Martin neben ihr einen weiteren Wissenschaftler, drei Doktoranden und einen Techniker. Die Forschungsgruppe entwickelt drei verschiedene Produkte. 1.) Ein nicht-invasiver, vorgeburtlicher Diagnostiktest Die aktuellen pränatalen Diagnostiktests umfassen zellgenetische Analysen, die das Chromosomenmaterial numerisch und strukturell untersuchen. Dafür ist es nötig, Gewebe des Fötus zu erhalten, das die ganze genetische Information besitzt. Bis jetzt werden die Probenentnahme von fötalem Gewebe nur mittels Fruchtwasserentnahme und Chorionzottenbiopsie vorgenommen. Beides sind invasive Methoden mit großen Nachteilen: Sie erhöhen z. B. das Risiko einer Fehlgeburt. Zudem muss man relativ lang auf das Ergebnis warten. Folglich besteht ein bisher unerfüllter Bedarf an nicht-invasiven, pränatalen Diagnosetechniken, die überzeugend Abnormalitäten bei einem Fötus in einem frühen Stadium der Schwangerschaft identizieren. Ein möglicher Ansatz wäre, die intakten Fötuszellen aus dem Mutterblut zu analysieren. Solche neuartigen Tests, die auf zirkulierenden Fötuszellen basieren, könnten die invasiven Methoden wie Fruchtwasseruntersuchung und Chorionzottenbiopsie reduzieren oder sogar überüssig machen. Jedoch © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 61 Dokumentation 2008 Tätigkeitsbericht 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Martin, Raquel | Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen scheitert die Nutzung von Fötuszellen für Diagnosetests bis heute an zwei großen Nachteilen: Der Mangel und die Zerbrechlichkeit der zirkulierenden Fötuszellen. Tatsächlich benden sich nur geringe Mengen fötaler Zellen im peripheren Blut von schwangeren Frauen: etwa zwei bis sechs fötale Zellen können pro Milliliter Blut der Mutter im zweiten Drittel einer normalen Schwangerschaft nachgewiesen werden. Zusätzlich zu ihrem raren Vorkommen sind diese Zellen zerbrechlich, sehr wahrscheinlich deshalb, weil sie sich von den Genen der Mutter unterscheiden. Dies gefährdet auch ihr Überleben im mütterlichen Blutkreislauf, nachdem sie die Plazenta durchschritten haben. Aufgrund der Knappheit der fötalen Zellen im Mutterblut wurden bereits viele Methoden zur Anreicherung der Zellen entwickelt; jedoch mangelt es nach wie vor an erwähnenswertem Fortschritt. Dies kann teilweise auf den aggressiven Umgang während der Anreicherungsprozeduren zurückgeführt werden, bei dem viele Fötuszellen verloren gehen. Folglich hat sich kein Pränataldiagnosetest, der auf zirkulierenden Fötalzellen basiert, als klinisch erfolgreich erwiesen. Das Team um Dr. Martin entwickelt einen neuen medizinischen Test, der eine risikolose, nichtinvasive Pränataldiagnostik ermöglicht. Es korrespondiert mit einem Biosensor, der in die Vene einer schwangeren Frau eingeführt wird und zirkulierende fötale Zellen im peripheren Blut von schwangeren Frauen sucht. Die Oberäche des Sensors trägt ein regelmäßiges Nanomuster von Goldnanopartikeln. Diese Nanodots sind mit einem Antikörper ummantelt, der die auf der Oberäche der fötalen Zellen bendlichen Proteine spezisch binden kann. Anschließend wird der Sensor wieder aus der Vene entfernt und zur Analyse in ein Labor gebracht. Dort werden dann die individuellen Fötalzellen, die am Biosensor anhaften, identiziert und charakterisiert. Der Test wird mit einer minimalen Zahl an Handlungsschritten durchgeführt und benötigt keine Anreicherung der Blutprobe. So wird verhindert, dass fötale Zellen verloren gehen. 2.) Ein neuartiger, nicht-invasiver Test zur Überwachung von Krebs Viele neue Studien lassen darauf schließen, dass die Erkennung zirkulierender Tumorzellen (CTCs) im peripheren Blut der Patienten große Potenziale birgt. So dient sie als wichtiges Werkzeug für die Krebsprognose, als Diagnose für eine minimale Resterkrankung, sie hilft bei der Beurteilung der Tumorsensibilität gegenüber Antikrebsmedikamenten und unterstützt die persönliche Antikrebstherapie. Der Nachweis der zirkulierenden Tumorzellen könnte auch bei frühen Diagnosen von invasiven Krebsarten helfen. Denn manche Studien haben gezeigt, dass die CTCs schon im frühen Stadium der Tumorbildung im peripheren Blut zirkulieren. Verschiedene Methoden sind entwickelt worden, um die CTCs zu isolieren und zu identizieren. Sie basieren alle auf der Anreicherung von Blutzellen, die vom Patienten entnommen werden. Jedoch erzielen diese Methoden weniger Menge an CTC als gewünscht oder lediglich eine sehr schlechte Reinheit. Die technische Herausforderung der CTC-Erkennung besteht in der Schwierigkeit, die äußerst raren Tumorzellen zu nden – in einem Milliliter Blut sind nur wenige CTCs zusammen mit Milliarden anderer Zellen – und diese von Nicht-Tumorzellen, Leukozyten und Epithelzellen (Deckgewebszellen) zu unterscheiden. Ein weiteres großes Hindernis beim Erkennen von CTCs ist ihre Zerbrechlichkeit. Dies zeigt sich schon innerhalb von 24 Stunden nach der Blutabnahme: CTCs werden durch die Blutspeicherung mit konservierenden Wirkstoffen und die verschiedenen Behandlungsschritten und Übertragungen zerbrechlich. Dies kann plötzlichen Zelltod, Zellverlust oder Kontamination hervorrufen – mit entsprechend dramatischem Effekt auf das Prüfverfahren, besonders wenn man mit einer geringen Zahl an Proben arbeitet. www.mpg.de 62 © 2008 Max-Planck-Gesellschaft Dokumentation 2008 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008) Martin, Raquel | Nanostrukturierte Oberächen für biomedizinische Anwendungen Tätigkeitsbericht 2008 Das Team um Dr. Martin entwickelt einen neuartigen CTC-Erkennungstest, der über eine höhere Spezität und Sensibilität als die existierenden Methoden verfügt. Dieser Krebstest wird technisch dem vorher beschriebenen Pränataltest ähnlich sein. Er beinhaltet die Einführung eines Biosensors in die Vene eines Patienten, der die CTCs im peripheren Blut herausscht. Die Oberäche des Sensors enthält ebenfalls ein reguläres Nanomuster von Goldpartikeln. Hier sind sie mit einem Antikörper ummantelt, der sich spezisch an Proteine auf der Oberäche der CTCs binden kann. So können die CTCs auf dem Biosensor haften. Nach dem Entfernen aus der Vene wird der Biosensor zur Analyse in ein Labor gebracht, wo die einzelnen CTCs identiziert und charakterisiert werden. 3.) Eine Ummantelung für synthetische Gefäßtransplantate Körpereigene Gefäße bleiben der Standard für Transplantationen an den Herzkranzgefäßen. Jedoch haben etwa ein Drittel der Patienten keine passenden Venen für Transplantationen infolge von bereits existierenden Gefäßerkrankungen, Entfernung von Krampfadern oder früheren Venenprozeduren. Wenn passende körpereigene (autogenetische) Gefäße fehlen, greifen Chirurgen zu prothetischen Kunststoff-Materialien wie expandiertes Polytetrauoroethylen (ePTFE), Polyurethan (PU) oder Polyethylen-Terephthalate (Darcon). Diese synthetischen Röhren ersetzen oder überbrücken Teile eines Blutgefäßes – hauptsächlich Arterien – und funktionieren ähnlich wie natürliche Blutgefäße. Jedoch sind diese künstlichen Implantate anfällig für Thrombosen oder Blutgerinnsel, Verschlüsse und Infektionen, bedingt durch Protein- und Zellabsorptionen und Bildung von Gerinnseln. Als Folge müssen einige dieser künstlichen Gefäße bereits einige Monate nach der Implantation ersetzt werden. Das Problem besteht vor allem für kleine Gefäße mit einem Durchmesser von weniger als sechs Millimetern. Ein Hauptgrund für das schlechte Ergebnis der künstlichen Gefäße mit geringem Durchmesser ist das fehlende Wachstum von Gewebezellen auf der Oberäche der Gefäße. Es ist bekannt, dass ein mit Gewebe bedecktes Inneres der Gefäßröhren eine Schlüsselrolle dabei spielt, den Verschluss zu verhindern. Folglich haben bereits verschiedene Firmen und Forschungseinrichtungen daran gearbeitet, synthetische Gefäße mit veränderten Oberächen dahin gehend zu entwickeln, diese Bedeckung mit Gewebezellen zu fördern. Bis jetzt gab es jedoch keine zufriedenstellenden Ansätze. Das Team um Dr. Martin entwickelt Ummantelungen für ePTFE- und PU-Gefäße, die das Ergebnis der Transplantation verbessern. Diese umgebende Schicht ähnelt einer regulären Ordnung von Goldnanopartikeln, die die konkave Oberäche von synthetischen Transplantaten überzieht. Die Goldpartikel können mit einem aktiven Biomolekül oder Wirkstoff funktionalisiert werden. Dies kann das gewollte Zellverhalten, wie Anhaftung und die Vermehrung der Gewebezellen, auslösen. Perspektiven Das Start-up-Unternehmen soll während der zweiten Hälfte des Jahres 2009 gegründet werden. Dr. Martin bewirbt sich derzeit um eine zweite Finanzierungsphase durch das GO-Bio-Programm. Diese Anschlussnanzierung wäre das notwendige nanzielle Polster für die Neugründung. Parallel versucht Raquel Martin, private Investoren für ihr Projekt zu gewinnen. Drittmittelnanzierung Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) © 2008 Max-Planck-Gesellschaft www.mpg.de 63 Dokumentation 2008 64 Tätigkeitsberichte im Jahrbuch der MPG (2008)