La microscopia è in prima linea nella lotta al coronavirus. Microscopi speciali, che consentono agli scienziati di visualizzare minuscole strutture cellulari, sono uno strumento indispensabile nello sviluppo di vaccini e nuove terapie. Tale attrezzatura comprende non solo un microscopio ad alta risoluzione ottica, ma anche un tavolino per microscopio ad alta precisione. Anche i rivestimenti magnetici duri del Fraunhofer Institute for Surface Engineering e Thin Films IST svolgono un ruolo chiave qui. Aiutano a consentire l'esame di minuscole strutture cellulari con dettagli precisi ea grande velocità.

I microscopi e le relative apparecchiature di laboratorio sono un'arma vitale nella lotta contro virus e batteri. Aiutano gli scienziati nella loro ricerca di vaccini e terapie per combattere, Per esempio, SARS-CoV-2. Al Fraunhofer IST di Braunschweig, i ricercatori stanno sviluppando rivestimenti magnetici duri in cobalto-samario (CoSm) per scale lineari magnetiche. Questi vengono utilizzati nei tavolini per microscopio prodotti dalla società ITK Dr. Kassen GmbH. In combinazione con sensori e un algoritmo di valutazione, queste scale lineari migliorano la precisione di posizionamento del tavolino del microscopio, su cui viene posto il campione in preparazione per la visualizzazione. "Il materiale biologico come le cellule può muoversi, " spiega il dottor Ralf Bandorf, ricercatore associato presso Fraunhofer IST. "Ma ho ancora bisogno di essere in grado di guidare nella giusta posizione con una precisione sulla scala micrometrica". Gli stadi per microscopio che utilizzano un sistema di posizionamento magnetico hanno generalmente un design molto compatto. Sono utilizzati nei microscopi di produttori rinomati come Leica o Zeiss. I rivestimenti CoSm sono stati sviluppati in stretta collaborazione con il partner industriale ITK Dr. Kassen GmbH.

Una risoluzione di posizione su scala nanometrica

Il Dr. Bandorf e il suo team applicano un rivestimento CoSm a strisce metalliche non magnetiche. Ciò conferisce alle strisce una struttura magnetica definita che può essere codificata con un modello di segnale. A sua volta, questo rivestimento funzionale può essere letto da un sensore in modo da determinare la posizione precisa di una striscia. "In combinazione con i sensori integrati, che leggono i segnali, i nostri rivestimenti consentono una risoluzione di posizione di 5 nanometri, " spiega Bandorf, un ingegnere di formazione. Con il loro sistema di misurazione integrato, i tavolini del microscopio sono in grado di determinare la posizione precisa di un campione senza la necessità di fare riferimento. È possibile ottenere una ripetibilità di più/meno 100 nanometri. Ciò è particolarmente importante per l'esame di oggetti viventi, dove il tempo a disposizione per la visione è spesso limitato, e il posizionamento rapido è quindi vitale.

I rivestimenti CoSm vengono utilizzati al posto dei rivestimenti zincati al cobalto, la cui produzione richiede l'uso di sostanze chimiche dannose per l'ambiente. Robusto e durevole, hanno anche ottime proprietà magnetiche, che garantisce un segnale magnetico più potente di quello che può essere realizzato con rivestimenti in cobalto. Questo segnale è abbastanza forte da essere misurato utilizzando un sistema senza contatto, che rende tali rivestimenti adatti per l'uso in componenti sigillati come cilindri idraulici, dove i sistemi ottici non sono un'opzione.

Allo stesso tempo, I rivestimenti CoSm sono molto meno facilmente smagnetizzati rispetto ai rivestimenti in puro cobalto e non sono influenzati dai campi di interferenza. Allo stesso modo, si possono ottenere spessori di strato molto fini. Per di più, possono essere utilizzati per misurazioni in ambienti sporchi. E sono anche adatti per misurare posizioni angolari e movimenti radiali, che è rilevante per le applicazioni robotiche in, Per esempio, l'industria automobilistica. "Se si applica un sottile rivestimento CoSm a un componente come un cuscinetto a rulli, è quindi possibile ottenere ulteriori informazioni su tale componente, " Spiega Bandorf. La domanda di sistemi di misura magnetici ad alta precisione sta crescendo anche nel campo dell'elettromobilità.

Processo di rivestimento ecologico

I rivestimenti CoSm sono creati con un processo noto come sputtering del flusso di gas a catodo cavo, un metodo di deposizione sotto vuoto sviluppato presso Fraunhofer IST. A differenza dei processi di zincatura, questo metodo non prevede l'uso di sostanze tossiche.