Das Projekt "Sub project: Fault zone damage and chemical reactions at depth in the San Andreas Fault Zone: A study of SAFOD drill core samples" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. The results of the first funding period, particularly the proof of several weakening and hardening mechanisms operating in the fault gouge of four SAFOD core samples (e.g. amorphous material, nano-scale pore spaces, dissolution-precipitation processes, intracrystalline plasticity) inspired a more detailed study of microstructures in order to specify the cause of mechanical weakness along the San Andreas Fault (SAF). Therefore we applied for and received four additional core samples from different depths and different distances to the fault contact. In particular, we will focus on: - The analysis of dominant microstructures in the new SAFOD samples. Based on our previous experience we will predominantly use the transmission electron microscopy (TEM). These studies have proven to be the most powerful tool for analyzing microstructures. The cutting of foils with the focused ion beam technique (FIB) allows identifying microstructures down to the nm scale without damage. - The observed microstructures will be interpreted in view of their implication for fault weakening mechanisms integrating previous results of the core samples from the first funding period. - The observed agglomeration of flocculated clay particles in previous samples calls for further detailed TEM investigations of clay minerals. - Some vein-calcites show evidence for intense intracrystalline plasticity (deformation twins and dislocation creep). We will measure dislocation and twin densities in calcite veins in the new sample set. The results will be used for stress estimations based on paleo-piezometric relationships. - First results of stable isotope analyses of vein calcites provide indications that the fluids were dominantly derived from deeper sources. We will further analyze stable isotopes with the aim to characterize the origin of fluids penetrating the fault gouge. - Mercury porosimetry and the BET gas adsorption methods will be used to measure the connected rock porosity pore volume and pore surface areas of our new samples. Porosity data will be used to roughly estimate permeability. - SAFOD microstructures will be compared to samples recently obtained from the Taiwan Chelungpu fault Drilling Project (TCDP).
Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Radioökologie und Strahlenschutz durchgeführt. Als Matrizen für Endlagerung radioaktiver Abfälle kommen zur Zeit hauptsächlich Borosilikatgläser zum Einsatz. Seit Jahrzehnten werden allerdings Alternativen diskutiert, zum Beispiel keramische Materialien, die aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften als erfolgversprechend gelten. Im Rahmen des vorliegenden Projekts werden sowohl Keramiken (hauptsächlich für kationische Radionuklide) als auch Alternativen für Anionenrückhaltung genauer untersucht werden. Das IRS wird in Zusammenarbeit mit dem IEK6 Apatit und Hydrotalcit auf ihre Eignung zum Einbau von Iod, Cs und Tc aus separierten Abfallströmen untersuchen. Mit I, Tc oder Cs dotierten Apatite und Hydrotalcite werden mittels XRD strukturell charakterisiert. Die Einbauplätze von Iod, Technetium oder Caesium Ionen werden mittels EXAFS an der INE Beamline ANKA (KIT) charakterisiert. Homogenität sowohl von Wirtsphase als auch Einbau der Anionen werden mit REM und TEM untersucht. Weiterhin soll mittels nano-TOF SIMS die Struktur der Elementverteilung überprüft werden. Die Auswirkungen von Strahlenschäden auf die Struktur der eingebauten Radionuklide soll untersucht werden. Insbesondere die Ausbildung von Defekten bzw. Rehomogenisierung und deren Einfluss auf die Radionuklidfreisetzung steht im Zentrum des Interesses. Speziation in Lösung gehender Stoffe aufgrund von Auslaugung erfolgt mittels ESI-MS, CE-ICP MS und EXAFS. Besondere Berücksichtigung finden soll die zu erwartende Mobilität.
Das Projekt "Analyse von Asbest und anderen Mineralfasern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Medizinisches Zentrum für Ökologie, Institut und Poliklinik für Arbeits- und Sozialmedizin durchgeführt. Objective: To carry out fiber analysis in lungs of patients with asbestos related diseases. General Information: The use of various electron-microscopic methods, including scanning transmission electron microscopy (stem) to undertake fibre analysis in lungs of patients with asbestos related diseases (mesothelioma, lung cancer with and without asbestosis, asbestosis of lung and pleural space.) Results are compared with control group without occupational asbestos dust exposure. Measurements are carried out on 30-40 human lungs.
Das Projekt "Im Fokus des Projektes NORLED steht die Herstellung einer neuen Technologie für energieeffiziente, weiße Leuchtdioden auf Basis fluoreszierenden Siliziumkarbids, die im Vgl. zum Stand der Technik umweltfreundlicher und kostengünstiger ist" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl Werkstoffe der Elektronik und Energietechnik. Arbeitsgruppe Crystal Growth durchgeführt. Im Gesamtprojekt NORLED (N-INNER) werden weiße Leuchtdioden auf Basis von fluoreszierendem SiC (f-SiC) hergestellt. Die Innovation des f-SiC liegt in der definierten Misch-Dotierung des Halbleiters SiC mit N, und vor allem Al und B. Zur Bauelementherstellung kommt der sog. Fast Sublimation Growth Prozess (FSGP) des Projektpartners IFM M.SYVÄJÄRVI zum Einsatz, welches ohne umweltgefährliche metallorganische Prekursoren, wie bei den Standard GaN Leuchtdioden auskommt. Das vorliegende Teilprojekt (IMS P.WELLMANN) bildet das Materialfundament des Gesamtprojektes und stellt speziell dotierte SiC-Substrate und Ausgangsmaterialien für den FSG-Prozess zur Verfügung. Zum Einsatz kommt das von P. Wellmann entwickelte, sog. Modifiziertes PVT (physical vapor transport), das Dotierstoffe über eine extra Gasleitung in die Wachstumszelle einleitet. Die hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie im Teilprojekt FOE E.SPIECKER bildet das Fundament der Materialcharakterisierung. WISSENSCHAFTLICH-TECHNOLOGISCH steht die Ausbalancierung der Dotierstoffe N, Al und B zur Erzeugung von weißem Licht im Fokus. (1) Bereitstellung von Ausgangsmaterialien für den FSG-Prozess (poly-SiC dotiert mit N, Al und B). (2) Herstellung von kristallinen SiC-Wafern (50mm und 75mm) dotiert mit N, Al und B. (3) Optimierung der Bauelement-Farbe Weiß durch Variation der Dotierung (4) Korrelation Dotierung mit Kristalldefekten. Die deutschen Teilprojekte ergeben bereits in sich eine sinnvoll abgeschlossene Einheit.
Das Projekt "Effiziente Duennschichtsolarzelle auf der Grundlage von CuInS2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hahn-Meitner-Institut Berlin GmbH durchgeführt. General Information: The primary goal of the project is the demonstration of a small area, 15 per cent efficient thin film solar cell which is free of Cd and Se and uses a small number of elements. This goal shall be achieved by a CuInS2 based solar cell (SULFURCELL). The avoidance of Cd and Se and the restriction of the number of different elements incorporated in the cell will reduce production and recycling costs as well as environmental impacts. Development and optimization will be performed on all constituent components of the cell, i.e. substrate, back contact, absorber, buffer and transparent front contact. The ternary chalcopyrite CuInS2 has an optimum band-gap and potential for high efficiency and high open circuit voltages facilitating the module design. Extrinsic doping and growth assistance will be used to improve the opto-electronical properties of CuInS2 as required for the project's goal. Cd free buffer layers with a suitable conduction band alignment to CuInS2 have to be developed. Novel concepts such as aerosol based techniques, spin coating and band-gap engineering by quantum confinement will be pursued. Transparent conductive oxides such as ZnO, ITO and SnO, deposited by sputtering or MOCVD are used as front contacts after optimization of transparency, conductivity and haze. Valuable input for these tasks is expected from characterization methods such as transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and secondary ion mass spectroscopy. The material science aspects will be supplemented by the investigation of topics especially important for scaling-up and commercial exploitation, e.g. substrate and patterned back-contact cost reduction, encapsulation and stability tests. The results of all sub-tasks will be used as input for an exploitation study.
Das Projekt "Sub project: Transmission electron microscopy of deformed eclogite from the Chinese Continental Scientific Drilling project at Donghai" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Fachgebiet Geomaterialwissenschaft durchgeführt. Eclogite, especially deformed eclogite (and eventually other ultrahigh pressure metamorphic rocks), from the Chinese Continental Scientific Drilling project in Dabie Shan will be studied by methods of transmission electron microscopy (TEM). The study shall contribute to the knowledge of formation and exhumation of ultrahigh pressure metamorphic rocks. Nature, density, distribution and orientation of crystal defects, phase- and grain-boundaries of the eclogite minerals present (garnet, omphacite, amphiboles, epidote group, Fe-Ti-Oxides, cyanite, micas, etc.) have to be characterized. They are generated during crystal growth, by phase transformations - including mineral reactions - and by deformation. In principle, they permit conclusions regarding the pressure, temperature and deformation history of the rocks. However, the basis of data and knowledge is weak so far. E.g., the slip systems of omphacite, which is the main constituent and the mineral carrying the deformation of eclogite, are not sufficiently well known, especially not as function of pressure and temperature.Comparison with eclogites from other localities, which experienced lower pressures, should reveal eventual peculiarities of the behaviour of ultrahigh pressure metamorphic eclogites. The TEM study will be performed on samples also investigated by other groups in order to obtain integral information from eclogites whose mineralogy, petrology and geochemistry is well characterized.
Das Projekt "The effect of potassium and calcium on wood formation and xylem/phloem physology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. Ions play a fundamental role in the physiology of cambial growth. To gain better knowledge about the role of K, Ca and P in wood formation, we intend to focus on plants grown under different K, Ca and P supply as well as on transgenic plants with modified ion transporter expression produced by P5 and/or P3. Two approaches will be applied on all differently treated plants in this project. First, structural and ultrastructural analysis of stem tissues (phloem, cambium, xylem) will be carried out throughout all seasons by image analysis and high resolution TEM. In order to correlate structural changes to biochemical variations, a second approach deals with the following analysis in all tissues: Seasonal changes of K, Ca and P will be measured by EDXA, whereas K and Ca will also be determined quantitatively by atomic absorption spectrometry. By generating antibodies against different potassium transporters we further will show their distribution in poplar stem tissues throughout all seasons by fluorescence and transmission electron microscopy. In order to correlate changes in ion content to sugar concentrations, seasonal variations of different sugars as well as starch will be determined enzymatically. To measure changes in the chemical composition of cell walls, FTIR-spectroscopy will be used to quantitatively detect a range of functional groups in the cell wall.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Der Einfluß von Kristalldefekten und Zellstrukturen auf die Dunkel-Kennlinien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik durchgeführt. Das Hauptthema dieses Teilprojekts ist eine Vertiefung des Verständnisses des Einflusses der lokalen Strom-Spannungs-Dunkelkennlinie auf die globale Hellkennlinie und damit auf den Wirkungsgrad der Zelle. Bei den bisherigen lokalen Untersuchungen der Dunkelkennlinie standen Inhomogenitäten des Raumladungs-Rekombinationsstromes im Vordergrund, der durch die Größe J02 charakterisiert ist. Es hatte sich dabei herausgestellt, dass rekombinationsaktive Korngrenzen diesen Stromanteil nur unwesentlich erhöhen, wohl aber den sogenannten Diffusionsstrom, der durch J01 charakterisiert ist. Im jetzigen Projekt soll der Schwerpunkt deshalb auf den Diffusionsstrom gelegt werden, der vor allem die Leerlaufspannung der Zellen beeinflußt. Es geht also vor allem um die Beantwortung der Frage: In welchem Maße erhöht z.B. eine Korngrenze mit einer bestimmten Rekombinationsstärke den Diffusionsstrom? Dieses Projekt teilt sich in zwei Arbeitsschwerpunkte, in (1) die Untersuchung und Charakterisierung von Kristalldefekten mittels TEM und mikroanalytischen Methoden, und (2) die lokale Analyse der Dunkelkennlinie von Solarzellen mittels Lock-in-Thermographie und verwandte Methoden. Während Schwerpunkt (1) bereits an den zu erstellenden Ausgangsmaterialien angewandt wird, kann Schwerpunkt (2) erst dann bearbeitet werden, wenn entsprechende Testzellen vorliegen. Genauere Angaben der Arbeitsplanung finden sich im Arbeitsplan.
Das Projekt "CatSE2 - Grenzflächen und Interphasen in wiederaufladbaren Batterien auf Li-Basis - Kathode/Festelektrolyt - Phase 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Physikalisch-Chemisches Institut durchgeführt. Das Gesamtvorhaben hat ausgehend von der ersten Phase von CATSE, in der modellhafte innere Grenzflächen in LLZO-Keramik und unmodifizierte Grenzflächen der Art LLZO/Kathodenmaterial im Mittepunkt standen, nun das Ziel, näher an realistische Grenzflächen in anwendungsnahen Situationen zu kommen. SE/Kathoden-Grenzflächen stehen weiter im Mittelpunkt, allerdings mit einem stärkeren Fokus auf die Verbesserung (oder Vermeidung) der notorisch kritischen Oxid/Oxid-Grenzflächen. Die Rolle von Zwischenphasen (interlayers) für die Stabilität und Grenzflächenkinetik soll gezielt untersucht werden. Hierbei spielt naturgemäß die Stabilität der Zwischenschichten selbst eine wichtige Rolle. Hochentwickelte Charakterisierungs- und Modellierungstechniken sollen zum Einsatz kommen, um sowohl auf der Grenzflächenebene als auch auf der Zellebene Ergebnisse zu erzielen. Strukturelle und chemische Informationen über Grenzflächen und Komponenten von Zellen sollen u.a. mit Hilfe von FIB-Tomographie, µ-Computertomographie (µCT), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Kelvinsonden-Mikroskopie (KPFM) und Neutronen- und Ionenstrahlanalytik erhalten werden. Untersuchungen auf der Vollzellebene sollen dazu dienen, das Arbeitsprogramm des Konsortiums näher an industrielle Bedingungen zu bringen und den Transfer der Ergebnisse zu gewährleisten. Das Teilvorhaben der JLU hat innerhalb dieses Rahmens die folgenden Teilziele: 1. Die möglichst weitgehende Aufklärung der Mikrostruktur und chemischen Zusammensetzung von (unmodifizierten) Grenzflächenbereichen in KAM/SE-Kompositen, vorzugsweise auf Oxid-Basis, gemeinsam mit den Partnereinrichtungen (komplementäre analytische Methoden). 2. Entwicklung von stabilisierenden Zwischenschichten und Aufklärung der resultierenden Mikro-struktur und lokalen chemischen Zusammensetzung, aufbauend auf 1. 3. Aufklärung der 3D-Mikrostruktur realer Komposite und Bereitstellung der entsprechenden Daten für die theoretische Modellierung.
Das Projekt "Characterisation of ultrafine particles (nano particles) for workplace protection (part 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Medizinisches Zentrum für Ökologie, Institut und Poliklinik für Arbeits- und Sozialmedizin durchgeführt. To assess the increased biological effects of ultrafine particles 100 nm in diameter not only the free primary particles, but also the aggregates and agglomerates (A+A) of these primary particles, the stabilities of these A+A and the solubility of the primary particles have to be considered. According to environmental measuring programs workplace measurements of ultrafine aerosols are performed with instruments like the scanning mobility particle sizer (SMPS), that classify particles according to their diameter, but do not distinguish between massive particles and A+A which consist of ultrafine primary particles. Therefore, in comparison with measurements from SMPS, a method for the characterisation of ultrafine aerosols by transmission electron microscopy (TEM) has been developed. In addition to free primary particles and aggregates the number and the size of primary particles within the A+A can be registered. It is intended - to optimize this measuring method until it generates reproducible results for a duration of sampling of 1 hour and to apply it to relevant work places, - to characterise the stability of the A+A within aqueous suspension (i.e. to detect differences as they already have been observed between the A+A from diesel soot and from fume of metal inert gas welding) and - to analyse 6 of the ultrafine samples of the 19 granular dust samples that were tested on rats in the carcinogenicity study of Pott and Roller 2003. Free primary particles and aggregates are registered with the condensation particle counter. Simultaneously the ultrafine particles are sampled on nuclepore filters. TEM-analysis is performed at magnification x 40,000 in 10 to 25 TEM-fields using direct and indirect preparation. Information is obtained on - the morphology of the ultrafine particles - their composition of A+A - the number and the surface estimate of all primary particles - the size distribution of the A+A - distinction between liquid and solid particles - on the solubility of the ultrafine particles - on the stability of the A+A in aqueous suspension, when adequate dispersion agents are used. It is expected that the results on the concentrations of primary particles per mg or per A+A, which are generated for ultrafine aerosols in certain work places are useful to characterise the ultrafine aerosols and may be generalized for these work places.Dust volume, particle size and surface influence the response of granular biopersis-tent dust (GBS). From the reanalysis of the GBS administered in an intratracheal test using the transmission electron microscopy (TEM), tumour rates could be predicted sufficiently with a combination of volume and surface (R2 = 0,7) or volume and number of aggregates und agglomerates (A+A) or of primary particles (PT) per mg of the dust. Air measurements of the mass concentration and of the number concentration of the particles which were analysed by TEM were evaluated using these doses met-ric...
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