Strukturaufklärung an Holz durch Nano-Tomographie

Hintergrund und Zielsetzung

Holz steht in ständiger Wechselwirkung mit seiner Umgebung, es gibt Feuchtigkeit ab und nimmt sie auf, es wird wärmer und kälter. Wenn sich die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Umgebung ändern, passt sich das Holz an. Durch die Feuchtaufnahme und -abgabe ändert sich der Zustand des Holzes – es quillt oder schwindet. Das Wissen über das Verhalten auf der Nanoebene bei diesen Prozessen ist allerdings noch begrenzt, weil diese bisher nur eingeschränkt sichtbar gemacht werden konnten.

Ziel dieses Projektes ist daher die dreidimensionale Darstellung empfindlicher biologischer Proben bei kontrollierter Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit mit einer Auflösung unter 100 Nanometer. Das Erreichen einer so großen Auflösung ist mit Laborinstrumenten nur bedingt möglich. Hier bietet sich die Nutzung von Synchrotron Strahlung an. An der vom Helmholtz-Zentrum hereon betriebenen Beamline P05 (PETRA III, DESY) können solche hochaufgelösten Röntgen-Tomographie Untersuchungen durchgeführt werden.

Bisher sind diese Messungen an der Beamline allerdings nur im normalen Raumklima möglich. Deshalb wird eine Klimazelle entwickelt die einen größeren Bereich an veränderten Umgebungsbedingungen der Probe (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) ermöglicht.

Zielgruppe

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Biologie, Physik, Chemie, Life Sciences die feuchtigkeitssensible Proben untersuchen

Vorgehensweise

Basierend auf den technischen Anforderungen des Messsetups an der Beamline (P05) wird eine Klimazelle entworfen die eine freie Drehbarkeit der Probe um 180° ermöglicht. Der technische Aufbau wird im Labor getestet. Anschließend wird die Klimazelle an der Beamline installiert und getestet. Die erhaltenen Tomographie-Messungen werden ausgewertet und beurteilt. Anschließend wird das Setup optimiert bis die Ziele des Projektes (stabiles Klima bestehend aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit unterschiedlichen Werten) erreicht ist. Wenn alle Anforderungen erfüllt sind werden kleine Holzproben bei unterschiedlichen Klimabedingungen gemessen um das Quellen und Schwinden auf Nano-Ebene zu untersuchen.

Unsere Forschungsfragen

Welchen Einfluss hat die feuchtigkeitsbedingte Dimensionsänderung von Holz auf dessen Nanostruktur?

In welcher Weise beeinflusst das Baumwachstum die technologischen Holzeigenschaften auf der Nano-Ebene?