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October 2017

Notes on the 14th Confocal Raman Imaging Symposium

Winners of the Poster Award Thomas Rabl (left) and Vera Duganžic with WITec’s CEO Joachim Koenen (right).

In the shadow of the world's tallest church, more than 100 scientists met in Ulm at the end of September for the 14th Confocal Raman Imaging Symposium. The lectures thoroughly documented how modern Raman microscopy contributes to gaining new insights into widely varied scientific questions.

In 11 invited lectures three short presentations, the speakers presented new and interesting applications of Raman microscopy to answer questions from life sciences, materials science, geoscience and environmental science.

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August 2017

RISE Mikroskopie von WITec jetzt mit ZEISS Sigma 300 REM

Oben: Die Kombination aus einem WITec Raman-Mikroskop und einem ZEISS Sigma 300 REM. Das Raman-Mikroskop ist über einen Standard-Port and das REM angeschlossen.
Unten: RISE image von Hämatit. Das in der Probe enthaltene Hämatit und Geothit kommt in verschiedenen kristallinen Orientierungen vor, die anhand ihres Raman-Spektrums identifiziert und hier unterschiedlich farbig dargestellt wurden.

Korrelatives Raman-SEM Imaging (kurz RISE Mikroskopie) ist jetzt mit einem weiteren Elektronenmikroskop möglich, dem ZEISS Sigma 300, einem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM). Dieses Produkt besteht aus dem ZEISS Sigma 300 mit unveränderter Vakuumkammer und einem voll ausgerüsteten konfokalem Raman-Mikroskop mit Spektrometer. WITec und ZEISS haben dieses System gemeinsam entwickelt, um ein vollintegriertes Instrument als OEM Produkt über ZEISS anbieten zu können. Damit haben Forscher und Anwender noch mehr Optionen zur chemisch-spektroskopischen und strukturellen Analyse.

RISE steht für Raman Imaging und Scanning Electron Microscopy. Die nahtlose Kombination dieser zwei Techniken in einem Gerät bietet einen entscheidenden Vorteil: die Messungen sind schneller und einfacher als bei der Verwendung zweier Geräte, weil die für die Raman-Messungen nötigen Komponenten (Objektive, Objekttisch) in die Vakuumkammer des REM integriert werden. Das Raman-Mikroskop wird über einen Standard-Zugang des REMs angeschlossen. Die Probe wird während der Messungen von einer zur anderen Messposition verschoben und verbleibt für das gesamte Experiment in der Vakuumkammer. Das professionelle, optische Raman-Mikroskop von WITec verfügt über die Möglichkeit zur Lichtmikroskopie, um sich schnell einen Überblick über die Probe zu verschaffen.

Die strukturellen und chemischen Daten werden mit Hilfe der Suite FIVE Software von WITec analysiert und miteinander korreliert. Diese Software lässt sich intuitiv bedienen und enthält automatisierte Komponenten für schnelle, routinemäßige Auswertungen.

“Mit unserer Raman-Technologie kann man schnell die Verteilung der Moleküle innerhalb einer Probe visualisieren. Kombiniert man dies mit der hohen Strukturauflösung des REM, bekommt man ein umfangreicheres Bild einer Probe. Diese Kombination ist ein leistungsstarkes und gleichzeitig ein intuitives Instrument“, sagt Dr. Olaf Hollricher, Mitgründer und Direktor der Forschung und Entwicklung bei WITec.

Das ZEISS Sigma 300 liefert höchste Auflösung, Kontrast und Helligkeit und ist für die meisten Labore und Arbeitsgruppen erschwinglich. Mit seiner Gemini Elektronen-Optik, die durch ein Inlens Detektionssignal erweitert wird, das für das Abbilden großer Flächen mit exzellenter Abbildungsqualität verwendet wird, ist das Mikroskop grundsätzlich flexibel und präzise. Die FE-REMs erlauben strukturelle Charakterisierung von Partikeln, Oberflächen und Nanostrukturen. Durch den 4-Schritte-Workflow von ZEISS erhält man schnelle Ergebnisse.

Die modularen WITec Raman-Mikroskope kombinieren ein hochauflösendes, konfokales Mikroskop mit einem extrem leistungsfähigen, high-throughput Raman-Spektrometer und ermöglichen dadurch schnelle, hochsensitive und hochaufgelöste Messungen. Raman-Mikroskopie ist eine zerstörungsfreie Technik zur Identifizierung von Molekülen, die ohne weitere Präparation der Proben auskommt. Damit komplementiert sie ideal die Elektronenmikroskopie, die Strukturen in höchster Auflösung darstellen kann.

“Die umfassende chemische und strukturelle Darstellung einer Probe ist essentiell für viele wissenschaftliche Gebiete, wie zum Beispiel für die Batterie-Forschung, Geologie und Biowissenschaften. Mit der Integration der korrelativen RISE Mikroskopie in unser Portfolio können wir neueste Technologie für die diese und andere Forschungsgebiete anbieten. Wir freuen uns darüber, einen Partner wie WITec zu haben, der wie wir ambitioniert an wissenschaftlichem Fortschritt arbeitet“, sagt Dr. Michael Rauscher, Leiter des Sektors Materials Sciences bei ZEISS Microscopy.

“RISE erfüllt all die Versprechen der korrelativen Mikroskopie“, sagt Philippe Ayasse, Projektmanager für RISE Mikroskopie bei WITec. “Die neue Kombination aus einem WITec Raman-Mikroskop und dem REM ZEISS Sigma 300 ermöglicht dem Nutzer, die Stärken beider Instrumente ohne Kompromisse zu nutzen.“

Alle Funktionen des REMs und des Raman-Systems bleiben bei der Kombination erhalten. Durch die Software kann man schnell und einfach zwischen den Messmethoden wechseln. Das RISE Bild entsteht durch die Überlagerung der REM- und Raman-Bilder. Dieses Verfahren hat das Potential, Forscher in Nanotechnologie, Biowissenschaft, Geologie, Pharmazeutika, Materialforschung und vielen anderen Forschungsgebieten erheblich zu unterstützen.

Produkt Highlights Video:

 

 

June 2017

2017 WITec Paper Award für hervorragende wissenschaftliche Veröffentlichungen

Die Gewinner
GOLD Paper Award (oben): Maria O’Brien und Niall McEvoy
mit ihrem WITec Raman Mikroskop.
SILVER Paper Award (Mitte): Helena Nogueira (rechts) mit der Erstautorin Sara Fateixa (Mitte) und Tito Trindade vor ihrem konfokalen Raman-Mikroskop von WITec.
BRONZE Paper Award (unten): Jonas Higl (Mitte) erhielt die Auszeichnung von WITecs Marketing-leiter Harald Fischer (links) in Anwesenheit von Mika Lindén (rechts).

Unter fast 60 Einsendungen für den WITec Paper Award 2017 ermittelte unsere Jury die drei besten Artikel. Sie waren von Wissenschaftlern aus Irland, Portugal sowie Deutschland eingereicht worden, die Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMDC), Textilfasern und Zement mit konfokalen Raman-Mikroskopen von WITec untersuchten. Die Artikel dokumentieren in eindrucksvoller Weise, wie sich mit dieser Technik aussagekräftige Informationen über Struktur und Zusammensetzung verschiedenster Materialien gewinnen lassen.

Der Paper Award GOLD ging an Maria O‘Brien vom Trinity College in Dublin (Irland) für die Analyse der vier Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMDs) MoS2, MoSe2, WS2 und WSe2. Mit ihren Kollegen Niall McEvoy, Damien Hanlon, Toby Hallam, Jonathan Coleman and Georg Duesberg untersuchte sie die Raman-Moden dieser Materialien, die von der Dicke der untersuchten Materialien und der Anordnung der einzelnen Moleküllagen abhängig sind. Im Rahmen dieser Studie zeigten die Autoren, dass die niederfrequenten Raman-Moden der TMDC weitere Informationen zu jenen liefern, die aus den üblicherweise verwendeten Raman-Moden höherer Frequenz gewonnen werden können. Daraus zogen sie den Schluss: „“This study presents a major stepping stone in fundamental understanding of layered materials as mapping the low-frequency modes allows the quality, symmetry, stacking configuration and layer number of 2D materials to be probed over large areas.” Die Autoren empfehlen, niederfrequente Raman-Moden für die Analyse solcher TMDs zu verwenden, die im hochfrequenten Raman-Spektrum keine deutlichen Änderungen in Abhängigkeit von Schichtdicke und –struktur zeigen.

Den Paper Award SILBER erhielt Helena Nogueira von der Universität Aveiro (Portugal). Die Wissenschaftlerin und ihre Co-Autoren Sara Fateixa, Manon Wilhelm und Tito Trindade hatten Leinenfasern auf verschiedene Weise mit Methylenblau gefärbt und den Färbeprozess mit Hilfe von dreidimensionaler Raman-Mikroskopie und SERS (surface enhanced Raman scattering) analysiert. Außerdem untersuchten sie, wie Nanopartikel aus Silber, die als antimikrobielle Substanzen auf Textilien aufgebracht werden, sich an die Fasern an- bzw. darin einlagern. Als Fazit schrieben die Forscher: “… Raman imaging and SERS are valuable assets that complement or eventually provide unique characterization data.”

Den Paper Award BRONZE gewann Jonas Higl von der Universität Ulm für die Analyse von Zement. Mit seinen Kollegen Marcus Köhler und Mika Lindén nutzte er die zerstörungsfreie Raman-Mikroskopie, um die verschiedenen Hydratphasen und –strukturen zu analysieren, die während der Reaktion zwischen Zement und dem Anmachwasser entstehen. Diese Hydratphasen lösen die Erstarrung des Zements aus und bestimmen die Festigkeit des Zementsteins. Die Studie ist nach Kenntnis der Autoren die erste, in der Raman-Mikroskopie zur Analyse von Zement verwendet wurde.

Der von der WITec GmbH alljährlich verliehene Preis zeichnet herausragende wissenschaftliche Veröffentlichungen aus, sofern im Rahmen der experimentellen Arbeiten ein WITec-Gerät verwendet wurde. Zu den Auswahlkriterien gehörten die Bedeutung der Arbeit für die Wissenschaft und die Originalität der verwendeten Techniken.

 

Die besten Publikationen beim Paper Award 2017

GOLD: Mapping of low-frequency Raman modes in CVD-grown transition metal dichalcogenides: layer number, stacking orientation and resonant effects. Scientific Reports 2016, 6, 19476.
DOI 10.1038/srep19476.

SILBER: SERS and Raman imaging as a new tool to monitor dyeing on textile fibres. Journal of Raman Spectroscopy 2016, 47, 1239. DOI 10.1002/jrs.4947

BRONZE: Confocal Raman microscopy as a non-destructive tool to study microstructure of hydrating cementitious materials. Cement and Concrete Research 2016, 88, 136.
DOI 10.1016/j.cemconres.2016.07.005

 

Paper Award 2018

Auch im nächsten Jahr wird es wieder einen WITec Paper Award für Arbeiten, die 2017 publiziert wurden geben. WITec lädt Forscher aller Disziplinen, die mit WITec-Geräten arbeiten, ein, ihre Veröffentlichungen über papers@witec.de einzusenden. Einsendeschluss ist der 31. Januar 2018.

 

 

June 2017

20 Jahre an der Spitze der Raman-Mikroskopie

Von 1997 bis 2017: Das erste Scanning Nahfeld Optische Mikroskop (SNOM) (links) und WITecs aktuelle alpha300 Raman Mikroskop-Familie.

Die WITec GmbH, ein Hersteller von Raman-Mikroskopen, feiert sein 20jähriges Firmenjubiläum. Die Firma wurde 1997 von drei Physikern aus der Universität Ulm heraus gegründet. 2017 beschäftigt sie fast 60 Mitarbeiter an ihrem Hauptsitz in Ulm sowie in den Niederlassungen in Spanien, China, Japan, Singapur und den USA. Der firmeneigenen Maxime „Focus Innovations“ folgend entwickelte WITec in den vergangenen Jahren erfolgreich neue Technologien und erreichte mit seinen qualitativ hochwertigen, flexiblen und leistungsstarken Geräten eine hohe Kundenzufriedenheit.

Während der vergangenen 20 Jahre hast sich WITec zu einem weltweit agierenden und bekannten Hersteller konfokaler Raman-Mikroskope entwickelt. Als „made in Germany“ Geräte erstaunt es nicht, dass auch das erste produzierte Instrument, ein Nahfeld optisches Mikroskop (SNOM/NSOM), noch immer im Einsatz ist. Es steht an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign. Dr. Julio Soares vom dortigen Frederick Seitz Labor für Materialforschung, der das Gerät betreibt, sagt: „Wir sind stolz, dass wir WITecs erstes NSOM gekauft haben und damals auch bei der Weiterentwicklung des Geräts helfen konnten. Ich denke, es spricht für sich, dass das Gerät mit der Seriennummer eins noch immer ohne wesentliche Reparaturen funktioniert.“

Dr. Olaf Hollricher, Direktor der Forschung und Entwicklung bei WITec, sagt: „Mit der Geschichte der Raman-Mikroskopie und unserer Historie, assoziiere ich als erstes die Begriffe Innovation und Entwicklung. In den vergangenen 20 Jahren erfuhr die Raman-Mikroskopie ganz enorme technologische Fortschritte, was die Untersuchung vieler verschiedener Materialien, von Halbleitern über Textilfasern bis hin zu Krebszellen, ganz entscheidend verbessert hat. Wir haben wesentliche Beiträge zu diesem Fortschritt beigetragen, indem wir ständig neue Konzepte für die Raman-Mikroskopie entwickelten und in unsere Geräte implementierten, wofür wir übrigens mit etlichen Preisen ausgezeichnet wurden.“

Alle WITec Raman-Mikroskope nutzen die spektrale Information einer Probe, um daraus ein Bild zu generieren, das die chemische Zusammensetzung und die Struktur der Probe darstellt. Was WITecs Raman-Mikroskope von Beginn an auszeichnete, ist ihre enorme Geschwindigkeit mit Integrationszeiten von wenigen Millisekunden pro Pixel. In den 90er Jahren brauchte man für gewöhnlich eine Minute Integrationszeit pro Pixel. WITec-Kunden waren mit ihren Geräten also viel schneller als jemals zuvor. WITec war übrigens auch die erste Firma, die Raman-Mikroskopie mit anderen bildgebenden Techniken in einem Gerät kombinierte. Die jüngste Innovation für solche korrelative Mikroskopie ist das Raman Imaging - Scanning Electron (RISE) Mikroskop, womit man in einem Gerät Raman- und Elektronenmikroskopie vornehmen kann. Besonders die Elektronenmikroskopiker zeigen großes Interesse an der RISE-Mikroskopie.

Dr. Joachim Koenen, Geschäftsführer von WITec, sagt: „Wir sind sehr zufrieden mit WITecs Erfolg während der vergangenen 20 Jahre. Auf unsere Raman-Mikroskope und die darin implementierten, selbst  entwickelten Techniken können wir stolz sein. Mit unseren Kunden aus der Wissenschaft und der Industrie arbeiten wir seit vielen Jahren sehr erfolgreich zusammen. Natürlich haben wir auch noch neue Ideen, die wir gerne umsetzen möchten. Deshalb schaue ich optimistisch in die Zukunft und freue mich auf die weitere Zusammenarbeit der hoffentlich weiter kräftig wachsenden WITec-Familie.“

Press Release in German (325 KB)
Press Realeas in English (391 KB)
March 2017

TrueSurface – Das Original für topographisches Raman Imaging neu definiert

Neuerungen bei Topographienachführung für Raman Imaging

 

WITec, Erfinder des topographischen Raman Imagings, präsentiert auf der Pittcon 2017 in Chicago die nächste Generation seines patentierten, optischen Profilometers TrueSurface. Die Kombination aus Oberflächenanalyse und spektraler Raman Aufnahme ermöglicht topographisches Raman Imaging auf rauen und unebenen Proben. Mit dem neuen TrueSurface können topographische 3D Raman-Aufnahmen noch schneller und benutzerfreundlicher in einem Messvorgang erzeugt werden.

Wie das funktioniert, sehen hier in einem Video.

„Mit der Entwicklung von TrueSurface wurde erstmalig topographisches Raman Imaging möglich. Nun haben wir die Stärken unseres Systems noch weiter ausgebaut.“ erläutert Dr. Olaf Hollricher, Geschäftsführer der Entwicklung bei WITec „Das enorme positive Feedback unserer Kunden bestätigt uns darin, dass die chemische 3D Oberflächen-Analyse mit TrueSurface ein Erfolgskonzept ist, das in der akademischen und industriellen Forschung großen Anklang findet.“

Mit TrueSurface werden Raman-Spektren präzise auf oder in einem vom Nutzer einstellbaren Abstand zur Probenoberfläche aufgenommen. Dadurch wird die Verteilung chemischer Bestandteile im Untersuchungsmaterial dreidimensional sichtbar. Raue, schräge oder irregulär geformte Materialien können damit genauso effizient untersucht werden wie flache Standardproben. Die Anforderungen an die Probenpräparation können damit deutlich reduziert werden.

Da der TrueSurface Sensor während der gesamten Messung aktiv den Abstand zwischen Objektiv und Probenoberfläche kontrolliert, wird der Untersuchungsbereich ständig im Fokus gehalten und somit der bei einer Langzeitmessung unvermeidbare thermische Drift ausgeglichen. Das Ergebnis sind scharfe, chemische 3D Raman-Bilder mit Auflösung im Sub-Mikrometer-Bereich.

Untersuchungen von pharmazeutische Tabletten, Emulsionen, geologischen Proben, komplexen Halbleiterstrukturen und vieler anderer Materialien können von der leichten Handhabung, dem beschleunigten Arbeitsablauf und den methodischen Vorteilen profitieren, die das neue TrueSurface bietet.

„TrueSurface ist für alle geeignet, die eine Probe ohne großen Aufwand einfach unter das Mikroskop legen und chemisch analysieren möchten“, erklärt Dr. Joachim Koenen, Geschäftsführer bei WITec. „Außerdem liefert die Kombination aus konfokalem Raman Imaging und optischer Profilometrie zusätzliche Informationen zur chemischen Verteilung der Probenbestandteile, die für unsere Kunden von großem Nutzen sind.“