dein teller - die unbekannte welt

DEIN TELLERDIE UNBEKANNTE WELTFaszinierende Bilderwelten aus dem Rasterelektronen mikroskop

IMPRESSUM

COPYRIGHT © 2011 Hochschule Heilbronn, Campus Künzelsau – Reinhold-Würth-Hochschule, Künzelsau (Herausgeber) Erhältlich bei: [email protected]

PROJEKTLEITUNG Philipp Contag-Lada, Christa Zeller, Melanie Strohm, Christoph Werk

KONZEPTION UND REDAKTION Pauline Malguth, Kathrin Hierlemann, Alexandra Kraft, Bastian Eichhorn, Christa Zeller

COVERGESTALTUNG UND LAYOUT Christoph Werk, Kathrin Hierlemann, Pauline Malguth

TEXTLEKTORAT Uschi Kettenmann

BILDNACHWEISHochschule Heilbronn, Campus Künzelsau – Reinhold-Würth-Hochschule, Melanie Strohm

BILDBEARBEITUNGPauline Malguth, Kathrin Hierlemann, Simon Stehle, Alexandra Kraft, Bastian Eichhorn, Christoph Werk

Hochschule HeilbronnCampus Künzelsau – Reinhold-Würth-HochschuleDaimlerstraße 35, 74653 KünzelsauTelefon: 07940 1306-203 E-Mail: [email protected]: www.hs-heilbronn.de/tw

keit. Als Hochschule des Landes Baden-Württemberg zeigen wir hier exemplarisch, für welche technische Ausstattung die Gelder des Landes eingesetzt werden. Diesmal aber nicht mit wissenschaftli-chen Aufsätzen oder Tabellen, sondern mit attraktiven Bildern. Mögen diese die Besucher faszinieren und animieren, sich mit der Technik der Elektronenmikroskope und darüber hinaus mit den technischen Studiengängen an unserem Campus zu beschäftigen.

Wir haben an der Reinhold-Würth-Hochschule in Künzelsau viele technische »Schätze«, die der Öffentlichkeit weithin unbekannt sind. Dazu gehört das Rasterelektronenmikroskop – kurz REM genannt, welches kleinste Strukturen sichtbar macht: Sein maximaler Vergrößerungsfaktor liegt etwa bei eins zu einer Million.

Diese Fähigkeit zeigt die neue Ausstellung am Campus Künzelsau. Allerdings nicht mit technischen Bildern, sondern mit Abbildungen von ganz alltäglichen Dingen. »Dein Teller - Die unbekannte Welt« zeigt Lebensmittel in einer vollkommen neuen Weise: Nudeln, Süßstoff oder Tee bekommen mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops ein ganz neues und faszinierendes Aussehen. Zusätzlich wird die Wirkung der Bilder durch die Farbgebung noch verstärkt. So wird aus dem Alltäglichen Kunst – durch die Anwendung der Technik.

Die Idee des künstlerischen Einsatzes von Technik ist ein ganz neuer Ansatz an unserer Hochschule. Denn oftmals ist Werbung für technische Produkte oder Zusammenhänge im Nicht-Konsumbe-reich langweilig und wenig spannend. Diese Ausstellung zeigt, wie man Technik auch attraktiv und beeindruckend einsetzen kann. Und was für uns ebenfalls ganz wichtig ist: Die »unbekannte Welt auf dem Teller« zeigt einem breiten Publikum auch einen Teil der »unbekannten Welt des Campus«. Damit ist diese Ausstellung eine herausragende Werbung sowohl für die Technik des Rasterelektro-nenmikroskops als auch für die technischen Studiengänge an der Reinhold-Würth-Hochschule. Und natürlich für unsere engagierten Studierenden: Denn diese erschufen nicht nur die Bilder, sondern organisierten zusammen mit dem Dekanat auch die Ausstellung.

Mit der Vernissage am 20. Mai 2011 und dem vorliegenden Katalog öffnet sich die Hochschule ein weiteres Mal der Öffentlich-

Prof. Dr. Wolfgang Ernst, DekanChrista Zeller, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

VORWORT

Jeder kennt die Bilder von den unendlichen Weiten des Universums mit ihren Galaxien, Sonnen, Planeten und Monden. Dabei gibt es auch in unserer unmittelbaren Umgebung unbekannte Universen zu entdecken – den für unsere Augen unsichtbaren Mikro- und Nanokosmos. So wie uns Teleskope Einblicke ins Weltall gewähren, verschaffen uns Elektronenmikroskope Einblicke in diese verborge-nen Miniaturwelten.

Das erste Elektronenmikroskop wurde von den Deutschen Ernst Hruska und Max Knoll bereits 1931 gebaut und von Manfred von Ardenne 1937 für die Abtastung von Probenoberflächen weiterent-wickelt. Die Entwicklung der heutigen ‚Raster‘-Elektronenmikrosko-pe begann in den 1940er Jahren und wurde 1965 durch die Produktion der ersten kommerziellen Rasterelektronenmikroskope (REM) der Firma Cambridge Instruments in Großbritannien fortgesetzt.

Die ersten kommerziellen REM dienten anfangs zur reinen Oberflächenabbildung und wurden nur von einigen wenigen Forschungsinstituten und Firmen eingesetzt. Sie ermöglichten gegenüber dem optischen Lichtmikroskop erstmals Bilder mit bis zu 100-fach höherer Auflösung und circa 1.000-facher Schärfentie-fe und gestatteten damit einen ganz neuen, räumlichen Bildein-druck der zu untersuchenden Probenoberfläche bei hoher Vergrö-ßerung – heute bis etwa 300.000-fach. Durch diese Vorteile, die leichte Interpretierbarkeit der Bilder (»3D-Bildeindruck«) und den relativ geringen Präparationsaufwand verbreitete sich die Raster-elektronenmikroskopie bis heute sehr stark.

Heutzutage finden sich REM in nahezu allen Fachbereichen und werden in Ausbildung, Forschung, Entwicklung sowie in Material-prüfung und Qualitätskontrolle genutzt. Sie lassen sich mit

zusätzlichen abbildenden und analytischen Detektoren (z. B. für die chemische oder kristallographische Materialanalyse) zu hochwerti-gen Allroundwerkzeugen erweitern.

Die Firma EO Elektronen-Optik-Service GmbH befasst sich seit nunmehr über 30 Jahren mit der analytischen Rasterelektronen-mikroskopie in Service und Vertrieb. Beginnend mit dem Service der klassischen Geräte von Cambridge Instruments und dem Service und Verkauf der ebenfalls in Cambridge entwickelten Geräte der Firma CamScan sowie später auch der Geräte der Firmen Microspec, TopCon, Cressington und Tescan, entwickelte sich EO Elektronen-Optik-Service GmbH zu einem bekannten und zuverläs-sigen Allround-Dienstleister für die analytische Rasterelektronen-mikroskopie.

Mit dieser Ausstellung möchten wir den interessanten Einblick in den Mikro- und Nanokosmos unserer Nahrung unterstützen und wünschen den Kreativen und Organisatoren viel Erfolg sowie den Besuchern viele neue und interessante Eindrücke.

VORWORTDr. Berndt NeumannGeschäftsführer EO Elektronen-Optik-Service GmbH

VORWORT

Gelegentlich bringt die Wissenschaft Bilder hervor, die nach künstlerischer Betrachtung verlangen. Sie sind das Abbild einer Schönheit, die uns täglich umgibt – meist unentdeckt und oft nur mit großem technischem Aufwand sichtbar. Das Rasterelektro-nenmikroskop ist ein solches technisches Gerät, das Schönheit jenseits des mit den Augen Erfassbaren enthüllt. Doch sind seine Bilder Kunst? Bei aller technischen Ausgereiftheit: noch lange nicht.

Die künstlerische Bearbeitung der Bilder, die Sie hier sehen können, folgt einem gängigen Prinzip der Elektronenmikroskopie. Die Auflösung eines Elektronenstrahls ist meist feiner als das Spektrum des sichtbaren Lichtes. In dieser Welt gibt es keine Farben. So wurde das Einfärben bedeutsamer Bildpartien zum technischen Hilfsmittel der wissenschaftlichen Analyse. Hier ist es nun künstlerisches Mittel. Doch man wird schnell feststellen, dass vor allem Assoziationen und Parallelen zu unserem ureigens ten Beobachtungskanon die Sichtweise dieser Bilder bestimmen. So folgen sie einem der ältesten Gesetze über Kunst. Sie werden erst durch ihren Platz in einer Ausstellung zur Kunst, in der Betrach-

tung und Reflexion durch ein Publikum. Und da wir hier Dinge betrachten, die uns jeden Tag auf unserem Tisch, in unserer Speisekammer oder auf unserem Teller begegnen, sehen wir damit die Kunst im Alltäglichsten.

Die Aufgabe, vor die die Studenten gestellt waren, war also komplex und anspruchsvoll. Außerdem ging es nicht nur darum, die Bilder ansehnlich zu gestalten. Die Mitglieder der kleinen Gruppe nahmen in Eigenregie auch alle Aufgaben einer gut organisierten und beworbenen, ausreichend finanzierten und technisch faszinierenden Ausstellung selbst in die Hand. Sie waren zudem brotlose Künstler im besten Sinne. Aufgrund der Studien-ordnung konnte es für dieses Projekt keine Noten oder Punkte geben. Vom ersten Brief an die Sponsoren bis hin zum letzten virtuellen Pinselstrich wird alle Arbeit nur durch eines entlohnt – durch Ihren Applaus und Ihre Begeisterung.

Wenn der Philosoph Bertrand Russell fragt, ob das mikroskopi-sche Bild eines Tisches wahrer ist als das, was wir mit bloßem Auge sehen können, stellt sich dieselbe Frage für die Kunst. Kunst ist das, was wir darin sehen.

Philipp Contag-Lada, Medienkünstler

»Mit dem bloßen Auge kann man sehen, wie die Fasern des Holzes verlaufen, aber im übrigen sieht der Tisch glatt und eben aus.

Wenn wir ihn durch ein Mikroskop betrachteten, dann würden wir Unebenheiten bemerken, Erhöhungen und Vertiefungen und allerlei

Unterschiede, die für das bloße Auge unsichtbar sind. Wann sehen wir den »wirklichen« Tisch? Wir sind geneigt zu sagen, dass das,

was wir durchs Mikroskop sehen, »wirklicher« ist, aber auch das würde sich ja wieder ändern, sobald wir ein stärkeres Mikroskop

benutzen. Wenn wir dem, was wir mit bloßem Auge sehen, nicht trauen dürfen, warum sollten wir dem trauen, was wir durchs

Mikros kop sehen? So verlieren wir wiederum das Vertrauen in unsere Sinne, von dem wir ausgegangen sind.« Bertrand Russell

Das Rasterelektronenmikroskop (REM) ist ein Mikroskop, mit dem Oberflächen von Gegenständen plastischer und mit einer größeren Tiefenschärfe dargestellt werden können als mit einem Licht-mikroskop. Ein REM kann Dinge bis zu 300.000-fach vergrößern, ein Lichtmikroskop dagegen maximal 2.000-fach. Die ersten Elektronenmikroskope entstanden 1931 in Deutschland, mit der Zeit wurden sie immer wieder überarbeitet und somit in ihrer Funktion optimiert. Verwendet wird das Rasterelektronenmikroskop zum einen in der Materialforschung, in der Qualitätskontrolle sowie in der Schadensanalyse oder auch in der Kriminalistik. So kann man mit Hilfe des REM, nach Gebrauch einer Waffe, Schmauch-spuren an den Händen analysieren.

Bevor man sich einen Gegenstand jedoch genauer unter die Lupe nehmen kann, müssen einige Vorbereitungen getroffen werden. Da der komplette Vorgang unter Vakuum stattfindet, um Wechselwirkungen zwischen Elektronenstrahl und Luftmolekülen zu vermeiden, muss man darauf achten, dass das Objekt vakuum-stabil ist. Vakuumstabil bedeutet, es darf sich in seiner Form nicht verändern, es muss in dem luftleeren Raum stabil bleiben.

Die Probe wird zu Beginn mit Hilfe einer speziellen Knetmasse auf einem Probenteller fixiert. Um die Oberfläche leitfähig zu machen, muss die Probe erst in einer sogenannten Sputteranlage in einem Glaszylinder vorbereitet werden. Die Luft, die sich im Zylinder befindet, wird herausgepumpt und stattdessen Argongas eingefüllt. Die Goldfolie, die sich im Deckel des Zylinders befindet, wird mit dem Argongas beschossen – wie bei einem »Meteoriten-hagel«. Die kleine Menge Gold, die sich von der Folie löst, verteilt sich auf der Oberfläche der Probe und macht sie somit leitfähig. Die Goldschicht ist dabei nur wenige Atomlagen dick, also dünn

genug, damit keine Details verloren gehen. Für die Leitfähigkeit muss nicht unbedingt Gold verwendet werden, möglich ist jedes Metall oder auch Kohlenstoff.

Nachdem die Probe nun »vergoldet« ist, wird sie im Rasterelek-tronenmikroskop montiert. Unter Vakuum wird die Oberfläche der Probe von einem sehr feinen Elektronenstrahl Bildpunkt für Bildpunkt abgefahren also »abgerastert«. Die Geschwindigkeit des

DAS RASTERELEKTRONENMIKROSKOP

Elektronenstrahls beträgt circa ein Drittel der Lichtgeschwindig-keit. Dadurch entstehen Wechselwirkungen mit den Atomen und Elektronen der Probe. Die Elektronen des Strahls prallen auf die Elektronen der Probenoberfläche und werden aufgrund der gleichen Ladung abgestoßen. Die abgestoßenen Elektronen, sogenannte Rückstreuelektronen oder auch »Backscattered Electrons« genannt, werden von einem Detektor aufgefangen und in Bildinformationen umgewandelt. Umso mehr Elektronen zurückgeschleudert werden, desto heller wird der Bildpunkt bzw. die Stelle der Probe auf dem Monitor.

Durch den Elektronenstrahl können nicht nur Rückstreuelektro-nen gebildet werden, sondern auch Sekundärelektronen. Diese entstehen, wenn der Elektronenstrahl Elektronen aus der Oberflä-che der Probe freisetzt. Die freigesetzten Elektronen werden von einem weiteren Detektor aufgefangen. Der Vorgang, der sich im REM abspielt, kann in Echtzeit auf dem Monitor verfolgt werden.

Im Gegensatz zu einem Lichtmikroskop erstellt das REM Grauwertbilder mit insgesamt 256 Grautönen. Deshalb wurden für die Ausstellung mit Hilfe der Bildbearbeitung interessante und markante Stellen der verschiedenen Proben farblich gestaltet.

Normalerweise bin ich das kleine unscheinbare Kügelchen, welches den Kaffee oder den Tee süßt. Doch in mir steckt mehr als nur das. Im normalen Leben beachtet man mich kaum – ich bin einfach zu klein. Deshalb bin ich sehr stolz darauf, euch heute mein Abenteuer zu erzählen.

Die Geschichte begann an einem Tag wie jedem anderen – dachte ich zumindest. Es ging alles ganz schnell. Zuerst wurde ich in ein Labor gebracht. Man befestigte mich auf einem kleinen Tellerchen, damit ich nicht davon kullern konnte. Ich wurde in ein Gefäß gestellt und dort mit einer ganz dünnen Schicht Gold bedeckt. Eigentlich dachte ich immer, ich wäre klein, doch die Goldatome, die mich vergoldet haben, waren noch viel kleiner als ich. Die winzigen Atome erklärten mir, dass sie die kleinste Einheit eines chemischen Elements seien.

Aber nicht genug, es wurde noch spannender. Man stellte mich in ein Rasterelektronenmikroskop, um mich genauestens unter die Lupe nehmen zu können. Atmen konnte ich nicht, der Raum war nämlich luftleer! Dann haben mich ganz viele kleine Dinger, sogenannte Elektronen, abgetastet. Jede Stelle meiner Oberfläche wurde untersucht. Das hat vielleicht gekitzelt – aber ich musste ganz, ganz still halten, sonst wäre das Foto verwackelt.

Vom einfachen Süßstoffkügelchen zum Sandmännchen

Auf dem Bild von mir kann man jedes noch so kleine Detail sehen, alles was das menschliche Auge so nicht sehen kann. Ich bin sehr stolz darauf, dass man mich jetzt auch mal in voller Größe betrachten kann. Und ich bin ganz schön groß rausgekommen – findet ihr nicht?

Vom einfachen Süßstoffkügelchen zum SandmännchenAlso denkt daran, Augen auf auch

bei kleinen Dingen. Es könnte eine verborgene

Welt dahinter stecken.

DER SCHÖNHEIT

IST NICHT ZU TRAUEN.

Deutsches Sprichwort

NERVENSÄGEVorderseite einer Fruchtfliege

WIR HABEN VERLERNT, DIE AUGEN AUF ETWAS

RUHEN ZU LASSEN, DESHALB ERKENNEN

WIR SO WENIG.Jean Giano

AugenblickeFacettenauge einer Fruchtfliege

AufzugOberfläche einer WaffelschnitteAufzugOberfläche einer Waffelschnitte

GoldmariechenWalnussschale von innenGoldmariechenWalnussschale von innen

LichtblickeOberfläche eines Pinienkerns

Unbekannter PlanetBruchfläche eines Kaubonbons (MAOAM™)

WIE EIN GUT VERBRACHTER TAG

EINEN GLÜCKLICHEN SCHLAF BESCHERT,

SO BESCHERT EIN GUT VERBRACHTES LEBEN

EINEN GLÜCKLICHEN TOD.Leonardo da Vinci

Der süße TodSüßstoff (NATREEN™ Feine Süße zum Streuen)

FroschkönigBruchfläche der gerösteten Kaffeebohne sowie Reste des Silber- oder Pergamenthäutchens

VielfaltDetail einer Lebensmittelmotte

DIE BESTE UND SICHERSTE TARNUNG IST IMMER NOCH DIE

BLANKE UND NACKTE WAHRHEIT.

DIE GLAUBT NIEMAND!Max Frisch

Mach’s mit!Pfefferminztee

Engländer: Teesüchtige – SeetüchtigePfefferminztee Fragment

KissenschlachtHagebutten Hibiskus Tee

WAS DER BAUER NICHT KENNT,

DAS FRISST ER NICHT. WÜRDE DER STÄDTER

KENNEN, WAS ER FRISST, ER WÜRDE UMGEHEND

BAUER WERDEN. Oliver Hassencamp

Bon appétitPfefferminztee

NUN SCHNELL IN’S BETT UND SCHLAFT

RECHT SCHÖN, DANN WILL AUCH ICH

ZUR RUHE GEHN, ICH WÜNSCH’ EUCH

EINE GUTE NACHT.Sandmann-Lied

Süßer SandmannEinzelnes Süßstoff-Fragment (NATREEN™ Feine Süße zum Streuen)

Adam und EvaChinesischer Strahlengriffel/Kiwi, Schale

GrenouillesChinesischer Strahlengriffel/Kiwi, Schale

InvasionChinesischer Strahlengriffel/Kiwi, Schale

Am AbgrundOberfläche einer Waffelschnitte

DIE BESTEN VERGRÖSSERUNGSGLÄSER

FÜR DIE FREUDEN DIESER WELT SIND DIE,

AUS DENEN MAN TRINKT.Joachim Ringelnatz

Durstiger SchreiHagebutten Hibiskus Tee

DIE PHANTASIE IN IHREM HÖCHSTEN FLUG,

SIE STRENGT SICH AN UND TUT SICH NIE GENUG.

DOCH FASSEN GEISTER, WÜRDIG, TIEF ZU SCHAUEN,

ZUM GRENZENLOSEN GRENZENLOS VERTRAUEN.

Johann Wolfgang von Goethe

Flügel der PhantasieFlügel einer Fruchtfliege

Kurze PauseFruchtfliege von der Seite

BärenstarkGeröstete Kaffeebohne

Fruchtfliege407-fach vergrößert

Facettenauge3.060-fach vergrößert

Waffelschnitte123-fach vergrößert

Walnussschale von innen112-fach vergrößert

Pinienkern1.100-fach vergrößert

Pfefferminztee1.915-fach vergrößert

Hagebutten Hibiskus Tee2.340-fach vergrößert


Süßstoff (NATREEN™)636-fach vergrößert

Kiwi763-fach vergrößert

Fruchtfliege155-fach vergrößert

Kaffeebohne1.489-fach vergrößert

Teefilter1.550-fach vergrößert

Kaubonbon (MAOAM™)8.379-fach vergrößert

Salzkorn einer Laugenbrezel24.140-fach vergrößert

GESAMTÜBERSICHT

Kaubonbon (MAOAM™)2.086-fach vergrößert

Süßstoff (NATREEN™)296-fach vergrößert

Kaffeebohne312-fach vergrößert

Lebensmittelmotte1.770-fach vergrößert


Kiwi1.556-fach vergrößert

Kiwi5.446-fach vergrößert

Waffelschnitte298-fach vergrößert



Fruchtfliege7.107-fach vergrößert

Tagliatelle23.541-fach vergrößert



KATHRIN HIERLEMANN Bachelorstudiengang Betriebswirtschaft, Marketing- und Medienmanagement

Einzigartiges Projekt - viele neue Erfahrungen. Toll, dass die Hochschule so etwas anbietet.

PAULINE MALGUTHBachelorstudiengang Betriebswirtschaft, Marketing- und Medienmanagement

Meine erste große Herausforderung in Künzelsau – Wir waren Künstler und Organisatoren zugleich, eine eigene Ausstellung ist das Resultat. Darauf können wir stolz sein.

ALEXANDRA KRAFTBachelorstudiengang Betriebswirtschaft, Marketing- und Medienmanagement

Für mich persönlich war es super interessant, mal hinter die Kulissen eines solchen Projekts zu schauen und zu sehen, wie anspruchsvoll die Schritte von der Planung bis hin zur Umsetzung sind.

SIMON STEHLEBachelorstudiengang Energiemanagement

Faszination Mikrokosmos: Für mich kreatives Abenteuer und spannendes Projekt zugleich. So wie der Inhalt der Bilder für mich zuvor unbekannt war, war auch dieses Projekt etwas vollkommen Neues und Unbekanntes.

BASTIAN EICHHORNMasterstudiengang Betriebswirtschaft und Kultur-, Freizeit- und Sportmanagement

Trotz meines späten Einstiegs in das Projekt konnte ich viele interessante Erfahrungen sammeln und ein sehr freundliches

und kompetentes Team kennenlernen. Die Organisation und die Handhabung dieser Aufgaben waren herausfordernd, und das Ergebnis hat uns alle sehr stolz gemacht.

CHRISTA ZELLERPresse- und Öffentlichkeitsarbeit der Hochschule

Mit dieser Ausstellung haben wir einen »Schatz« gehoben und die »Schatzsuche« war zusammen mit dem tollen Team nur genial!

MELANIE STROHMREM-Expertin

Alltägliches Essen kann selbst für Ingenieure zur Herausforderung werden…

PHILIPP CONTAGLADAMedienkünstler und Dozent

Wenn die Menschen hier raus gehen und eine Ausstellung gesehen haben, nicht ein Studentenprojekt, dann haben wir etwas richtig gemacht.

CHRISTOPH WERKMediengestalter und Dozent

»Mach dir das Vertraute fremd!« – Konfrontation und Perturbation als kreativer Impuls. Die mikroskopischen Bilderwelten fördern die Assoziationsfreude und ebnen den Weg zum kreativen Prozess. Eine herausfordernde und gewinnbringende Erfahrung für das gesamte Team – und für jeden Betrachter.

IMPRESSIONEN

¼ Der Stiftung zur Förderung der Reinhold-Würth-Hochschule der Hochschule Heilbronn in Künzelsau für die Finanzierung der Publikation

¼ Den weiteren Sponsoren und Förderern des Ausstellungsprojektes:

Die Hochschule Heilbronn, Campus Künzelsau – ReinholdWürthHochschule sagt Dankeschön:

dein teller - die unbekannte welt

Documents