RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 - RUBION - Ruhr-Universität ...

Jahresbericht 2009 / 2010 

Zentrale Einrichtung 

für Ionenstrahlen und Radionuklide 

der Ruhr-Universität Bochum

| ii | RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 

RUBION 

Ruhr-Universität Bochum 

Universitätsstr. 150, Geb. NT 

44780 Bochum 

Sekretariat: 

Telefon (0234) 32-24238 

Telefax (0234) 32-14215 

Redaktion Dr. Dorothee Rohmann

A. Vorwort 

RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 | iii | 

RUBION, die „Zentrale Einrichtung für Ionenstrahlen und Radionuklide“ an der Ruhr- 

Universität Bochum stand auch 2009 und 2010 als Dienstleister und Forschungseinrichtung den 

Mitarbeitern der Ruhr-Universität, aber auch vielen externen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern 

offen. Unser Konzept: die Symbiose von Lehre, Forschung und Industrie wurde auch 

im Berichtszeitraum weiter konsequent verfolgt und ausgebaut. 

Die Lehre wurde neben den bestehenden Strahlenschutzkursen durch ein Seminar für Anwendungen 

von Radionukliden und Ionenstrahlen erweitert. Ziel dieses Seminars ist es, interdisziplinär 

die verschiedenen Forschungsrichtungen darzustellen. 

In Zusammenarbeit mit der Universität Paderborn (LS Prof. Lindner) wurde zudem ein Blockpraktikum 

„Ionenstrahlphysik“ in Form einer Sommerschool eingerichtet, an dem vormittags 

Vorlesungen aus allen Bereichen der Ionenstrahlphysik gehalten wurden und nachmittags bis in 

den späten Abend Versuche durchgeführt wurden. Diese als Modell gestartete Lehrveranstaltung 

erwies sich als sehr erfolgreich und wird nun jährlich wiederholt. 

Wie die Vielzahl von Beiträgen zeigt, werden die Aufgabenstellungen in der Forschung von 

RUBION immer vielfältiger. Beispielsweise finden die Analyseverfahren mit Ionenstrahlen im 

Bereich des Maschinenbau bis hin zur technischen Chemie Anwendung. Hier konnte insbesondere 

die Nachweisgrenze für Wasserstoff weiter gesteigert werden. RUBION nimmt hier weltweit 

eine Spitzenstellung ein. 

Eine von Prof. Dr. Adamietz bereitgestellte 250kV Röntgenanlage zur Bestrahlung von Tieren 

und Zellen wurde erfolgreich in Betrieb genommen und fand bereits kurz nach Fertigstellung der 

Vollschutzanlage eine hohe Nachfrage mit bereits durchgeführten vielen hundert Bestrahlungen. 

Hervorzuheben ist weiterhin, dass ein in RUBION entwickeltes Konzept, einzelne abzählbare 

Ionen mit weniger als einem Nanometer in ein Material zu platzieren in Kooperation mit einer 

Arbeitsgruppe in Ulm nun einen ersten wesentlichen Schritt der Verwirklichung erreicht hat. 

Dieses international viel beachtete und überaus ambitionierte Verfahren wird es erstmals erlauben, 

Atome gezielt zu assemblieren. 

Um den Angehörigen der Ruhr-Universität moderne Geräte auf dem aktuellen Stand der Forschung 

anbieten zu können, erweiterte das RUBION in Kooperation mit dem Max-Planck- 

Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen seine Ausstattung um ein STED-Mikroskop. 

Das aufgebaute Mikroskop ermöglicht die Auflösung fluoreszierender Proben mit einer lateralen 

Auflösung im Bereich von ca. 60 nm, was ungefähr einem Fünftel der herkömmlichen Auflösung 

entspricht. 

Die bestehende hohe Nachfrage der Industriekooperationen wurde kaum von der wirtschaftlichen 

weltweiten Krise beeinflusst und zeigt den hohen Stellenwert, den Bochum in diesem Sektor 

bereits erreicht hat.

| iv | RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 

Danken möchten wir den vielen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die an der Erstellung 

dieses Jahresberichtes teilgenommen haben, ebenfalls gilt unser Dank den Mitarbeiterinnen 

und Mitarbeitern im technischen und administrativen Bereich, deren engagierter Einsatz auch 

wieder zum wesentlichen Erfolg des RUBION beigetragen hat. 

Bochum, im Dezember 2011 

Prof. Dr. R. Heumann Prof. Dr. S. Chakraborty 

Direktor stellvertr. Direktor 

PD Dr. J. Meijer 

Geschäftsführer

B. Inhalt 

RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 | v | 

A. Vorwort ............................................................................................................................iii 

B. Inhalt ................................................................................................................................. v 

C. RUBION ........................................................................................................................... 1 

C.1 Berichte der Technischen Leiter ....................................................................................... 1 

C.2 Infrastruktur ...................................................................................................................... 4 

C.3 Projekte ............................................................................................................................. 7 

C.4 Lehre ............................................................................................................................... 22 

C.5 Presse .............................................................................................................................. 28 

D. Fakultät für Maschinenbau.............................................................................................. 29 

D.1 Institut für Werkstoffe..................................................................................................... 29 

E. Fakultät für Physik und Astronomie ............................................................................... 35 

E.1 Lehrstuhl für Experimentalphysik IV ............................................................................. 35 

E.2 Lehrstuhl für Experimentalphysik VI ............................................................................. 35 

E.3 Lehrstuhl für Astronomie................................................................................................ 36 

F. Fakultät für Geowissenschaften...................................................................................... 37 

F.1 Geographisches Institut................................................................................................... 37 

F.2 Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik ......................................................... 39 

G. Fakultät für Chemie & Biochemie .................................................................................. 46 

G.1 Lehrstuhl für Anorganische Chemie II ........................................................................... 46 

G.2 Lehrstuhl für Biochemie II - Neurobiochemie................................................................ 50 

G.4 Lehrstuhl für Physikalische Chemie I............................................................................. 56 

H. Fakultät für Biologie & Biotechnologie: ........................................................................ 58 

H.1 Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie:................................................................................. 58 

H.2 Lehrstuhl für Tierphysiologie: ........................................................................................ 59 

H.3 Lehrstuhl für Biophysik: ................................................................................................. 60 

I. Medizinische Fakultät ..................................................................................................... 61 

I.1 Institut für Pharmakologie und Toxikologie................................................................... 61 

K. Auswärtige Gäste ............................................................................................................ 64 

K.1 Institut für Materialphysik – Uni. Münster: .................................................................... 64 

K.2 Institut für Quanteninformationsverarbeitung – Uni. Ulm: ............................................ 64 

K.3 Institut für Physik – Uni. Stuttgart:................................................................................. 65 

K.4 Institut für Physik – Uni. Göttingen:............................................................................... 66 

K.5 Institut für Physik – Uni. Duisburg-Essen: ..................................................................... 66 

K.6 Institut für Dünnschicht Technologie – Uni. Duisburg-Essen:....................................... 66 

K.7 Technische Physik – Uni. des Saarlandes:...................................................................... 67 

K.8 Institut für Kernphysik – Uni. Köln:............................................................................... 68 

K.9 Institute of Nuclear Physics, NCSR „Demokritos“, Athens, Greece:............................. 68

| vi | RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 

L. 

K.10 Cement-Collaboration:.................................................................................................... 69 

K.11 Instituto Tecnológico e Nuclear, Portugal:..................................................................... 69 

Veranstaltungen .............................................................................................................. 70 

L.1 2. NRW Nano-Konferenz, Kongresszentrum Westfalenhallen in Dortmund ................ 70 

L.2 26. Treffen der Nutzergruppe Heißprozesse und RTP gemeinsam mit dem 42. 

Treffen der Nutzergruppe Ionenimplantation................................................................. 71 

M. Anhang............................................................................................................................ 72 

M.1 Personen.......................................................................................................................... 72 

M.2 Personen Index................................................................................................................ 76

C. RUBION 

C.1 Berichte der Technischen Leiter 

Report des Technischen Leiters Ionenstrahlen 

RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 | 1 | 

Arnd Apool, Thomas Brandner, Roger Genschur, Jan N. Klug, Martin Korbel, Timo Wegener 

(RUBION) 

Betriebsstunden Tandem 500kV 100kV 

2009: 3193 h 124 h 440 h 

2010: 3124 h 56 h 506 h 

Dabei entfielen auf (alle Beschleuniger): 

2009 2010 

Materialanalyse (RBS, NRA, PIXE) 967 741 

Materialmodifikation (Implantation) 107 593 

Physik (Ausbildung, FP, etc.) 15 64 

Industriekooperation 2215 2247 

Service & Wartung 645 448 

Strahlsorten (Tandem): 

1 H, 2 He, 11 B, 12 C, 15 N, 28 Si, 31 P, 39 K, 40 Ca, 140 Ce. 

Sachverständigenprüfbericht (§66 Strahlenschutzverordnung): Keine Mängel. 

Durchgeführte Wartungsarbeiten und Entwicklungen: 

Beschleuniger: (4 MV-Anlage): 

� Erweiterung des Vakuum-Control-Interlock-System (VCIS). 

� Alle Faraday-Cups und Ventile mit Lagemeldern ausgestattet und ins VCIS eingebunden. 

Gesamtes System über PC Bildschirm darstell- und steuerbar. 

� Umbau (Neubau) der Junktion-Box-Vakuum am HE (2009) und am LE (2010). 

� Komplette Fertigstellung des SI-Injektors inkl. Neuverkabelung. 

� Fertigstellung von div. Komponenten für die Umrüstung des Ortec-Injektors auf das 

Lichtleiter & Computer Systems (National Instruments & LabView Applikation). Umbau 

ist für 2011 geplant. 

� Diverse Kabel aus Altersgründen erneuert (UVV) sowie (ca. 8000m) nicht mehr genutzte 

Kabel aus den Doppelböden und Kabeltrassen entfernt. 

Neue Kabel (ca. 3000m) für die 2010 gelieferte Niederspannungs-Haupt-Verteilung-NT 

eingezogen.

| 2 | RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 

Jede Beamline separat mit Power für Vakuum- und Kraftstromkomponenten zur Anbindung 

vorbereitet. Planung für die Ansteuerung der NHV und der Komponenten übernommen. 

� Vorbereitende Arbeiten für die Inbetriebnahme eines verbesserten Strahlenüberwachungssystems 

(2009). 

Erneuerung des Strahlenüberwachungssystems (2010): Kompletter Neuaufbau, inkl. 

Hard- und Software, Verdrahtung und neuer Verbesserungen, wie z.B. die Statusanzeige 

des Tandem-Beschleunigers und Strahlungsalarm-Zustände vor Ort für jede Meßstelle. 

� Generalüberholung der Kühlwasseranlage (mechanischer Teil) und Umstellung auf jährliche 

Wartung durch Fremdfirma. 

� Entwicklung und Vorbereitung einer zentralen Cup-Anzeige und Cup-Steuerung vom 

Bedienpult mit kompletter Implementierung in das System. 

� Diverse vorbereitende Arbeiten für die Anbindung eines neu zu installierenden 3 MV Beschleunigers 

durchgeführt. 

� Diverse Experimente (s.o.) mit vorbereitet und begleitet. 

Beschleuniger: (500kV-Anlage): 

� Aufbau einer LWL-Box, Lichtleiter & Computer (National Instruments & LabView Applikation) 

für den vorübergehenden Weiterbetrieb der Anlage. 

� Diverse Pumpenreparaturen durchgeführt. 

Beschleuniger: (100 kV-Anlage): 

� Quellentests und Fertigstellung von 3 Stück Duoplasmatron-Quellen 

� Einbau und Inbetriebnahme einer Sputterquelle als Dauerlösung 

� Diverse Experimente vorbereitet und begleitet. 

17.03.2010/14.06.2011 / Arnd Apool

Report des Technischen Leiters Radionuklide 

Thomas Lenders, Michael Siewert, Stephan Spöllmann (RUBION) 

Service: 

� Regelmäßige (6-wöchige) Servicezeiten für Lüftung 

Entwicklung: 

� Inbetriebnahme eines MED-Implanters (siehe gesonderten Beitrag) 


� Aufbau und Inbetriebnahme eines zweiten 100 kV-Implanters (siehe gesonderten Beitrag 

zur Be-Implantation) 

� Einrichtung eines Zellkulturlabors (Umbau des Raums NI 05 / 76) 

� Aufbau eines STED-Mikroskops 

17.03.2010 / Michael Siewert


C.2 Infrastruktur 

Labor-Ausstattung 

Beschleuniger-Labor: 

- 4 MV Tandem, 

- 500 kV, 

- 100 kV (Quellenteststand), 

- 100 kV (MED-Implanter), 

- 100 kV (Be-Implanter), 

- 5 kV (Nano-Implanter) 

- 2 Analysekammern 

- 3 feste Stationen (RBS, NRA, PIXE) 

Aufdampf-Labor: 

- PICO UHP (Plasma Surface Technology), 

- Carbon Coater Cressington 108carbon/A, 

- Sputter Coater Cressington 108auto, 

- Ofen Carbolite CTF 12/65/550, 

- Aufdampfanlage Edwards Auto 306, 

- Ausheizofen Kendro UT 6060 /Heraeus, 

- Hochtemperatur Vakuumofen (Eigenbau) 

Halbleiter-Labor: 

- Spitzenmessplatz der Firma Karl Suss (PM 5), 

- Parameter-Analyser der Firma Hewlett Packart (HP 4155B), 

- Hall Messplatz (HL5560), 

- Hall-Messplatz, Lock-in-Verstärker, 

- Ritzer, Mikroskop, Lackschleuder, Ofen, Ultraschallbad, Hot Plate, Ball-Bonder, Stereolupe 

Isotopen-Labor: 

- 2 Bio-Imager der Firma Fuji, 

- Gamma-Spektroskopie, 

- Gamma-Counter (Wizard) der Firma Perkin Elmer, 

- 3 Beta-Counter (1 Tri-Carb der Firma Perkin Elmer und 2 der Firma Beckmann) 

- 50 kV bzw. 250 kV X-Ray Bestrahlungs-Vorrichtungen, 

- Mikroskopieraum, Zentrifugenraum, 

- Tierstall für Mäuse, 

- Zellbank, Stammzellkulturen, Klimakammer, 

- Seminar-, Praktikums-, Kühl- & Klimaräume, 

- eigene (an Abwasserauffanganlage angeschlossene) Waschküche 

17.03.2010 / Dorothee Rohmann

Betrieb des 500 kV Beschleunigers 

Hans-Werner Becker, Fakultät für Physik und Astronomie, RUB 


Der 500 kV Beschleuniger war in den Jahren 2009 und 2010 ohne größere Störungen im Betrieb. 

Als Quellen wurden das Duoplasmatron und die SO45 Penning Quelle (HVE), verstärkt auch in 

der Sputterversion, zur Erzeugung von Metall-Ionenstrahlen eingesetzt. Mit diesen Quellen wurden 

neben Protonen zur Tiefenprofilmessung mit niederenergetischen Resonanzen auch 3 He, 

4 He, 12 C, 14 N, 40 Ar, 93 Nb und Xe Ionen für Implantationen im Energiebereich zwischen 30 keV 

und 450 keV beschleunigt. Die benutzten Strahlströme sind in folgender Tabelle aufgelistet: 

Ion Strahlstrom aus der Quelle 

1 1+ 

H 150 µA 

3 1+ 

He 30 µA 

4 1+ 

He 30 µA 

14 1+ 

N 50 µA 

12 1+ 

C 30 µA 

40 1+ 

Ar 250 µA 

93 1+ 

Nb 5 µA 

Xe 1+ / Xe 2+ 

25 µA / 10µA 

Die Motivation für die Implantationen lag bei der Protonenimplantation in der Erzeugung von 

magnetischen Zuständen in ZnO, beim Ar in der Definition vergrabener, leitfähiger Kanäle in 

GaAs, beim Nb in der Synthese neuer Phasen in Zr/Nb Legierungen und für He, C und N in der 

Produktion von Targets für kern- und astrophysikalische Messungen. 

Für die Tiefenprofilierung mit niederenergetischen Kernresonanzen wurde eine Kammer weiterentwickelt, 

die es nun erlaubt, (p,α) Reaktionen, wie z.B. für den 11 B oder 18 O Nachweis zu messen. 

Von technischer Seite her wurde der 30 kV Isolationsflansch aus Macor durch einen Kunststoff- 

Flansch ersetzt. Die Elektronik zur Steuerung und Auslese der elektronischen Komponenten auf 

dem Quellenpotential wurde modernisiert. Die Datenübertragung erfolgt nun durch Lichtleiter, 

die eine Ethernet–Verbindung zu Quelle herstellen. Auf dem Quellenpotential werden Geräte 

durch ein National Instument field point System angesteuert bzw. ausgelesen. Durch besondere, 

am RUBION mittlerweise standardisierte Maßnahmen wird die Elektronik vor Hochspannungsüberschlägen 

geschützt. Das System hat sich in mehreren Strahlzeiten bewährt und läuft einwandfrei. 

26.09.2011 / Hans-Werner Becker


Ausbau und Wartung der Netzwerk-Infrastruktur 

Dorothee Rohmann (RUBION) 

2009 - 2010 

Netzwerk-Verkabelung: 

Im Sommer 2009 wurden sowohl der Seminarraum NT als auch das Sekretariat mit einem 

RUB-WLAN Accesspoint ausgerüstet. Somit ist es nun auch im RUBION möglich, sich über 

DFNRoaming/eduroam im Internet anzumelden. 

Von der Möglichkeit, ausgewählte Labor-Räume diversen Institutsnetzen zuzuschalten, wurde 

weiterhin Gebrauch gemacht. 

Server: 

Im Februar 2009 wurde die Hardware der beiden Server (Fileserver und Web/Mail-Server) erneuert 

und die Betriebssysteme neu aufgesetzt. 

Arbeitsplatzrechner: 

2009 wurden 4 Laptops, 1 Desktop und 1 19″-PC sowie 2 Monitore beschafft, die zum Teil alte 

und/oder schadhafte Geräte ersetzen; 1 defekter Monitor wurde im Rahmen der Garantieleistung 

ausgewechselt. 

2010 wurden 5 weitere Laptops, 1 Desktop (fürs STED) und 2 Drucker angeschafft. 

Betriebssysteme: 

Im Hause werden als Betriebssysteme eingesetzt: Linux (OpenSuSE & Ubuntu), MS Windows 

(XP-Professional, Vista-Business & Windows 7). 

Anwendungsentwicklungen: 

Die verfügbaren Datenbanken wurden aktualisiert sowie um neue Entwicklungen, z.B. für die 

RUBION-Bibliothek, erweitert. Im Zuge der Umstellung des RUB-Designs wurde mit der Überarbeitung 

der Internet-Präsens (Inhalt und Aussehen) begonnen. 

28.02.2010 / Dorothee Rohmann, 

12.07.2011 / Ralf Kunz

C.3 Projekte 

Material analysis and modification by ion beams 

D. Rogalla, S. Pezzagna, H.-W. Becker and J. Meijer, RUBION 


The Central Unit for Ion beams and Radionuclides (RUBION) emerged from the fusion of two 

laboratories in order to provide, develop and maintain equipment for experiments in all fields of 

natural sciences. RUBION has a department specialized in handling radioactive isotopes primarily 

used in medicine and life sciences as well as a department that operates different types of ion 

accelerators used in geology, physics, chemistry and material science. The accelerator facility 

has one of the best systems in Europe and therefore is used by a large number of both national 

and international partners. Ion beam accelerators can be used for material analysis to investigate 

the structure or composition of new materials or for material modification like ion implantation. 

Ion Beam Analysis: 

Ion beam analysis (IBA) is based on the detection of particles or radiation from sample material 

produced by ion beam bombardment. The spectrum of this secondary emission contains information 

about the sample. Depending on the technique, the stoichiometry, thickness of layers or 

the depth profile of certain elements can be determined. 

RUBION operates three accelerators covering a wide energy range of ion beams for a wide variety 

of ion species and offers several IBA techniques. Frequently performed methods are Rutherford 

backscattering (RBS), nuclear reaction analysis (NRA) and particle induced X-ray emission 

(PIXE). 

Figure 1. 

An open 8 MeV proton 

beam performed by the 

4,5 MV tandem accelerator. 

Scientists of many faculties of the Ruhr-Universität Bochum and other institutions from all over 

the world are using the services at RUBION to analyze their sample materials with regard to 

their special questions. Chemists doing research on thin films deposited by metal-organic chemical 

vapor deposition (MOCVD) need to characterize these films to determine their stoichiometry. 

Engineers working in the field of hydrogen storage in solids have their samples analyzed for 

their hydrogen concentration. Mineralogists studying diffusion in minerals obtain results in form 

of depth profiles showing the diffusion process. Researchers of material sciences working on


coatings for nuclear waste disposal are provided with exact information about the coating composition 

achieved. There are many further research fields like environmental research, archeology 

or astrophysics, where the IBA techniques at RUBION provide essential support. Sometimes 

the results are achieved by a combination of methods or with additional information from further 

analytical methods. 

Continuously, upgrades of IBA setups are developed. The technique of induced gamma-ray 

emission by deuterons is a special NRA methods to detect lighter elements like carbon, nitrogen 

or oxygen. It was established at RUBION and now complements RBS measurements, which are 

less sensitive to these light elements. A further development improved the hydrogen detection 

and increase its sensitivity. The setup was equipped with a sputter gun and a sample heating 

system for surface cleaning inside the NRA vacuum chamber. Additionally, the possibility for 

hydrogen and water loading was installed. This enabled us to obtain new results about the hydrogen 

concentration of ZnO crystals and their surface coverage recently. 

Ion Beam Modification: 

Beside the facilities for analytic techniques the tandem accelerator at RUBION is equipped with 

several end stages for high and low energy implantation, both for research and industrial use. 

Ion beam implantation is a very important step in the production of modern electronic devices. 

However, the kinetic ion energy that is applied drops from several hundred keV to a few hundred 

eV with decreasing structure size. Whereas high energy (10-20 MeV) ion beams are still common 

in the production of radioisotopes for medical drugs or analysis of wear measurements, industrial 

ion beam implantation using energies of several hundred keV to a few MeV becomes 

less frequent in industrial mass production. This is mainly due to both historical as well as technical 

reasons. For instance, the accelerators require a proper shielding for safety and therefore do 

not fit easily inside a clean room. 

Nevertheless, we predict that this trend will be reversed and industrial implantation using ion 

beams of several MeV will gain more attention in the next years. The number of products, which 

require this kind of implantation, is growing and the technique becomes more efficient due to 

new developments. The potential applications range from the implantation of radioactive ions for 

cancer treatment to carrier life-time adjustment in modern power devices decreasing the electrical 

power consumption. With the ion accelerators at RUBION we show that the results of university 

research and industrial production can be combined fruitfully. 

One major research topic in RUBION is the development of quantum systems: The coupling of 

electronic spins of nitrogen vacancies (NV) is a promising approach to develop a basic component 

for quantum computing. RUBION established a method to artificially create NV centers 

using microbeam implantation. It allows a controlled implantation of ions in a defined depth with 

high lateral precision. This method is applied to produce samples for a large number of research 

groups from all over the world. We have shown that implantation using a focused nitrogen beam 

enables one to create pairs of NV-centers with a distance of only a few nanometers. This development 

led to the first quantum mechanical coupling of NV centers at room temperature. 

Further developments in ion implantation techniques enabled us to address single atoms with 

high lateral resolution. This requires a low energetic ion beam to avoid ion beam straggling. We 

developed a collimated nanosystem based on a pierced AFM-tip. The system allows implantation


with a lateral resolution below 20 nm. An further improvement of a single ion implanted setup 

based on an ion trap. This project, in cooperation with a group from Mainz, potentially allows 

the implantation of countable single ions with a resolution within one nanometer. 

Figure 2. 

Nanoscale engineering and optical addressing of single NV centres in diamond. The implantation 

of low energy nitrogen ions is realised through the pierced hollow tip of the atomic 

force microscope. A STED scan of one particular spot reveals an ensemble of ~ 12 single NV 

centres imaged with 10 nm resolution. 

Untersuchung strahlungsinduzierter Defekte in Silizium 

Jan N. Klug, Jan B. Meijer (RUBION), Josef Lutz (TU Chemnitz) 

Projekt: Dissertation Jan N. Klug 


Hochreine Silizium-Wafer – bzw. Teile davon – werden im Vakuum mit Protonen und Helium 

im unteren MeV-Bereich bei unterschiedlichen Dosen bestrahlt. Die entstandenen Schäden werden 

vor Ort in einem Ofen bei niedrigen Temperaturen ausgeheilt. 

Die verbleibenden Schäden werden mit verschiedenen elektrischen Messverfahren – unter anderem 

Hall-Messungen und Spreading-Resistance-Probe untersucht. Hierdurch soll eine Systematik 

der Entwicklung und daraus unter anderem die mikroskopische Struktur der entstandenen 

Zentren ermittelt werden. 

Mit Hilfe der Spreading-Resistance Messungen konnte ein neuer Zusammenhang zwischen Protonen-Dosis 

und erzielter n-Dotierung ermittelt werden. Außerdem wurde erstmals nachgewiesen, 

dass der Sauerstoff-Gehalt des Ausgangsmaterials die maximal erzielbare Dotierung be-


grenzt und sich durch Zuführen von weiterem Sauerstoff (z.B. durch Implantation) eine höhere 

Dotierung erreichen lässt. 

Für das entstehende Dotierungsprofil konnte ein Modell entwickelt werden, dass auch die Entstehung 

zusätzlicher Akzeptoren in einer Zone in Richtung der Oberfläche erklärt. Durch begleitende 

Hall-Messungen wurde belegt, dass die Beweglichkeit der Ladungsträger in den implantierten 

Bereichen trotz unvollständiger Ausheilung der entstandenen Schäden nicht beeinträchtigt 

ist. 

Im Bereich der Helium-Bestrahlungen konnte gezeigt werden, dass erst bei sehr hohen Dosen eine 

Beeinträchtigung von Widerstand und Ladungsträger-Beweglichkeit eintritt, die auch nach 

den für Ladungsträger-Lebensdauer-Messungen üblichen Ausheilschritten bestand hat. Diese 

Beeinträchtigungen sind dann auch bis zu sehr hohen Ausheiltemperaturen vorhanden und sind 

vermutlich auf gebildete Defekt-Cluster zurückzuführen. 

Das Projekt ist abgeschlossen. Publikationen folgen. 

Publikation in Vorbereitung 

26.10.2011 / Jan N. Klug 

Herstellung von NV-Zentren in Diamant mit Hoch-Auflösung 

Sébastien Pezzagna, Jan Meijer (RUBION) 

Projekt: Diese Arbeit ist Teil des „Research Department IS³/HTM“. 


Farbzentren in Diamant finden heute mehrere Anwendungen in Physik, Biologie und neuere 

Technologien. Dank der extremen Reinheit neu gewachsener Diamant Proben gibt es noch vielversprechendere 

Möglichkeiten, wie zum Beispiel die Herstellung eines Quantencomputers. Besonders 

das so genannte „Nitrogen-Vacancy (NV) centre“ besitzt alle Eigenschaften, um als 

Quanten-Bit (qubit) in Festkörpern benutzt zu werden. Der NV-Defekt ist ein Stickstoff Atom 

verbunden mit einer Leerstelle im Kristallgitter des Diamants. Solche Defekte können durch die 

Implantation von Stickstoff-Ionen produziert werden und sind stabil gegen Temperatur- und 

Lichtschwankungen. 

Einzelne NV-Zentren (1) mit hoher Auflösung oder Genauigkeit (besser als 10 nm) und (2) mit 

großer Ausbeute zu erzeugen ist eine der Herausforderungen, der wir uns im RUBION stellen 

und wir versuchen gleichzeitig die Ausbeute (Abb.1a) und die Auflösung (Abb.1b) zu verbessern. 

Die Abhängigkeit zwischen Ausbeute und Ionenenergie wurde zum ersten Mal (zwischen 

1 keV und 20 MeV) gemessen dank der verschiedenen Beschleuniger des RUBION. Abb.1a 

zeigt die Ausbeute oder Yield (Prozentsatz der implantierten N-Ionen, die ein NV-Zentrum werden) 

in Abhängingkeit von der Ionenenergie.


(a) (b) 

Abb.1: (a) Ausbeute oder Yield (Kreationseffizienz) von NV-Zentren in Abhängigkeit von der 

Ionenenergie. Für Energien kleiner als 5 keV wird aus weniger als 1% der Stickstoff-Atome ein 

NV-Zentrum, während die Effizienz im MeV Energiebereich bei 50% liegt. 

(b) Implantation eines sechseckigen Musters durch das Loch in der Spitze. Das Bild ist ein konfokaler 

Scan der implantierten Oberfläche eines Diamants. Die Skala zeigt die Fluoreszenzsintensität, 

die die NV-Zentren emitieren. Es gibt durchschnittlich 11 NV-Zentren pro Punkt. 

Diese Ergebnisse erlauben ein besseres Verständnis des Bildungsprozess der NV-Zentren. Bezüglich 

der Hoch-Auflösung beweist der Nanoimplanter jetzt eine Implantationsgenauigkeit von 

besser als 30 nm. 

Im RUBION können Stickstoffionen in einem sehr breiten Energiebereich produziert und beschleunigt 

werden, von weniger als 1 keV bis zu mehreren MeV. Einzelne NV-Zentren können 

somit in einer bestimmten Tiefe des Diamanten erzeugt werden, von der Oberfläche bis hin zu 

mehreren µm Tiefe. Mit dem 5 kV Nano-Implanter wurde die Genauigkeit zur Herstellung von 

NV-Zentren auf 15nm verbessert [4]. Der Nanoimplanter benutzt als Kollimations- und Positionierungswerkzeug 

des Strahles ein Cantilever mit einem Loch in seiner Spitze (ca. 15 nm). Die 

erreichte Auflösung wurde mit Hilfe des sogennanten STED Mikroskops, in Kollaboration mit 

dem Max-Planck Institut in Göttingen, optisch gemessen und ermöglichte die Abbildung einzelner 

NV-Zentren mit einer Auflösung von 10 nm und besser (weit unter dem Beugungslimit eines 

normalen konfokalen Mikroskopes (~300nm)). Ebenfalls konnte die Genauigkeit durch die kontrollierte 

Reduzierung des Durchmessers des Loches noch verbessert werden. 

Abb.2.: Herstellung von NV-Zentren mit Hochauflösung. (a) Konfokales Bild eines implantierten 

NV Musters, erzeugt durch die Implantation von 5 keV Stickstoffatomen durch das Loch in


der AFM Spitze. Der Abstand zwischen zwei Spots ist 500 nm. (b) Konfokales Bild des hellsten 

Spots welcher aus ungefähr 8 NV besteht. (c) STED Bild des gleichen Spots. Die Bildauflösung 

des STED Mikroskops ist hier 10 nm. (d) Intensitätsprofil der Linie in (c). 

Der Elektronenspin des negativ geladenen NV - kann optisch manipuliert und gelesen werden. 

Eine assoziierte Kohärenzzeit von 2 ms wurde schon bei Raumtemperatur gemessen. Die Ionenimplantation 

von Stickstoff ist die beste Möglichkeit, um NV-Zentren an gezielten Positionen 

in einer Diamant Probe zu erzeugen. 

Außerdem ist die Ausbeute (N ⇒ NV) noch ein sehr kritischer Punkt. Wir haben gezeigt, dass 

die Ausbeute mit der Implantationsenergie steigt [3]. Obwohl eine 50%-ige Ausbeute bei MeV 

Energie erreichbar ist, ist die Ausbeute bei keV Energie viel niedriger (~1%) - jedoch ist hier eine 

bessere Auflösung möglich. Zur Verbesserung der Ausbeute ist eine Nachbestrahlung mit 

Elektronen, Protonen oder der Implantation von Kohlenstoffatomen geplant. Dadurch werden 

neue Leerstellen erzeugt, die während des Ausheizens die Wahrscheinlichkeit erhöhen, zusätzliche 

NV-Zentren zu bilden. 

In Kollaboration mit der Universität Stuttgart wurden NV-NV Paare in ultra-reinen Diamant 

Proben (im RUBION) hergestellt, um Verschränkung zwischen den gekoppelten NV-Zentren zu 

erzeugen. Damit dies möglich wird, muss jedes NV-Zentrum eine lange Kohärenzzeit besitzen. 

Die nahe Umgebung des Zentrums (ob es z.B. andere nukleare Spins wie 13 C gibt) spielt eine 

wichtige Rolle. Heutzutage können isotopisch reine, synthetische Diamanten gewachsen werden, 

mit einer kleineren Konzentration von 13 C als 0,1% (statt der natürlichen Abundanz von 1,1%). 

In so eine Probe wurde ein NV-Zentren Paar mit 9 nm Abstand implantiert. Durch die magnetische 

Kopplung zwischen den zwei Elektron Spins konnte bei Raumtemperatur ein Quantum Register 

realisiert werden. 

Publikationen: 

Abb.3.: (a) Erzeugung eines Quantum 

Registers bei Raumtemperatur dank der 

magnetischen Kopplung zwischen den 

Elektron Spins von zwei NV Zentren. Die 

gekoppelte NV Zentren wurden durch die 

fokussierte Implantation von 2 MeV Stickstoffatomen 

erzeugt. Der Abstand zwischen 

die zwei NV-Zentren ist 9 nm. 

1. B.Naydenov, R.Kolesov, A.Batalov, J.Meijer, S.Pezzagna, D.Rogalla, F.Jelezko and J.Wrachtrup, Engineering 

single photon emitters by ion implantation in diamond, Applied Physics Letters 95 (2009) 181109. 

2. P.Neumann, R.Kolesov, B.Naydenov, J.Beck, F.Rempp, M.Steiner, V.Jacques, G.Balasubramanian, 

M.L.Markham, D.J.Twitchen, S.Pezzagna, J.Meijer, J.Twamley, F.Jelezko and J.Wrachtrup, Quantum register 

based on coupled electron spins in a room-temperature solid, Nature Physics 6 (2010) 249 – 253. 

3. S.Pezzagna, B.Naydenov, F.Jelezko, J.Wrachtrup, and J.Meijer, Creation efficiency of nitrogen-vacancy centres 

in diamond, New Journal of Physics 12 (2010) 065017.


4. S.Pezzagna, D.Wildanger, P.Mazarov, A.D.Wieck, Y.Sarov, I.Rangelow, B.Naydenov, F.Jelezko, S.W.Hell and 

J.Meijer, Nanoscale Engineering and Optical Addressing of Single Spins in Diamond, Small 6 (2010) 2117. 

08.11.2011 / Sébastien Pezzagna 

Direkte Deposition halbleitender Nanopartikel auf vorstrukturierten Substraten 

mit hoher räumlicher Auflösung 

Ingo Plümel, Hartmut Wiggers, 

Institut für Verbrennung und Gasdynamik, Universität Duisburg-Essen 

Projekt: „Cluster-jet addressing of nano-particles to provide functional structures” 

2006 - 2010 

Das Experiment, das in Abb.1 dargestellt ist, besteht aus zwei Teilen: Einem Niederdruck Plasma-Reaktor, 

in dem Nanopartikel in der Gasphase synthetisiert werden und einem Partikelmassenspektrometer 

(PMS) zur Messung der Partikelgrößenverteilung und Selektion von Partikeln 

mit gewünschter Größe im Größenbereich zwischen 3 und 15 nm zur anschließenden Deposition 

auf beliebigen Substraten. 

In den Niederdruck-Plasma-Reaktor wird eine Prekursor-Gasmischung, z.B. mono-Silan zusammen 

mit Trägergasen, eingeleitet und dort in einem Mikrowellenplasma thermisch zersetzt. 

Dabei entstehen freie Silizium-Atome, die je nach Betriebsbedingungen durch Keimbildung, 

Koagulation, Koaleszenz und auch Agglomeration zu einzelnen Silizium-Nanopartikeln oder zu 

Agglomeraten und Aggregaten von hoher Reinheit wachsen. Aufgrund des Partikelwachstums in 

der Gasphase ist die Größe der Partikel lognormal verteilt. 

Abb.1: Nanopartikelreaktor mit 

Durch ein System von zwei 

Düsen, dass sich hinter dem 

Reaktor befindet, wird mittels 

großer Turbomolekularpumpen 

ein feiner, mit Nanopartikeln 

beladener Molekularstrahl erzeugt. 

Ein Teil der Partikel ist 

aufgrund des Entstehungsprozesses 

im Plasma elektrisch 

geladen. Der Strahl wird mit 

einem Plattenkondensator auf 

einen außerhalb der Strahlachse 

angebrachten Faraday-Cup 

abgelenkt. Entsprechend dem 

Verhältnis von Partikelladung 

und –masse kann so bei varia-


Partikelmassenspektrometer (PMS) bler Ablenkspannung am Plattenkondensator 

die Partikelgrößenverteilung 

ermittelt werden.Bei konstanter Spannung erhält man quasi-monodisperse Partikel, 

die z.B. auf einem Substrat abgeschieden oder in-situ weiter verarbeitet werden können. 

Das System soll mit dem Nano-Implanter verbunden werden, der von Dr. Sébastien Pezzagna 

betrieben wird. Damit soll es möglich werden Nanopartikeln und Ionen mit hoher örtlicher Auflösung 

im Bereich von wenigen zehn Nanometern zu deponieren. 

Mit dem System können Nanopartikel mit definierten Eigenschaften produziert und größenselektiert 

werden. Zurzeit werden Depositionsexperiemente mit vorstrukturierten Substraten 

durchgeführt. Zukünftig soll das System mit dem Nano-Implanter verbunden werden. 


Ingo Pluemel, Klemens Hitzbleck, Ivo W. Rangelow, Jan Meijer, and Hartmut Wiggers, Direct Assembly of 

Quantum Confined Nano-Particles, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 1017 (2007) 

J.Meijer et al., Towards the implanting of ions and positioning of nanoparticles with nm spatial resolution, Appl. 

Phys. A 91 (2008) 567–571 

25.03.2010 / Ingo Plümel 

Industrie Kooperation 

Arnd Apool, Jan B. Meijer, (RUBION), Corneliu Protop (GEPHYTEC, Mettmann), Karl Grosse 

(rubitec) 

Zur Qualitätssicherung und Steuerung aller relevanten Prozesse ist ein Qualitätsmanagementsystem 

nach DIN EN ISO 9001:2008 eingerichtet worden, 

Beide halbautomatischen Endstationen HVEC und NV10 sind auf PC-Steuerung umgerüstet: 

Alle Funktionen und Parameter wie Wafer Größe, Dosis und Messbereich werden von einem 

Computersystem, entwickelt von der Fa. tribotec electronic, Kevelaer, Germany, kontrolliert, 

wodurch die Implantation in weiten Bereichen automatisiert wird. 

18.03.2010 / Arnd Apool, Dorothee Rohmann

Aufbau und Inbetriebnahme des MED-Implanters 

Thomas Lenders, Stephan Spöllmann, Ralf Kunz, Katrin Fortak (RUBION) 

Projekt: Herstellung von medizinischen, mit 32 P dotierten Implantaten 

seit 2007 


Die wesentlichen Elemente des MED-Implanters sind die Ionenquelle (ECRIS), der 90° Analysiermagnet 

und ein Schwenktisch mit zwei separaten Targetkammern. 

Abb. 1: Foto des MED-Implanters. Im Vordergrund sind 

die beiden Targetkammern zu sehen. 

Dieser 100 kV-Beschleuniger wurde 

im Forschungszentrum Karlsruhe 

entwickelt und war dort bereits 

mehrere Jahre erfolgreich im Einsatz. 

In der ECRIS (Electron Cyclotron 

Resonance Ion Source) wird ein 

Ionenstrahl hoher Intensität erzeugt 

und mit derzeit bis zu 60 kV 

beschleunigt. Mit dem 90° Analysiermagneten 

können die gewünschten 

Ionen herausgefiltert 

werden. Diese werden anschließend 

durch ein elektrostatisches 

Quadrupol-Duplett fokussiert 

und bei Bedarf auch über das 

Target gescannt, um eine gleichmäßige 

Bestrahlung der medizinischen 

Implantate zu gewährleisten. 

Der Beschleuniger ist aufgebaut, 

funktionstüchtig und hat eine TÜVgeprüfte 

Betriebsgenehmigung. 

Momentan befindet sich der Beschleuniger 

in der Optimierungs- 

31 

phase. Nicht-radioaktive P- 

Strahlen wurden bereits erfolgreich 

bis zum Target in ausreichender 

Intensität geleitet. 

Im Herbst 2010 wurden die ersten 32 P-Sputterkathoden hergestellt. Dafür wurden die Kathoden 

im RUBION mit nicht-radioaktivem 31 P gefüllt und anschließend zur Aktivierung über Neutroneneinfang 

zum Forschungsreaktor FRM II nach Garching geschickt. Die ersten Tests wurden


mit einer Aktivität von 100 MBq durchgeführt. Hier konnten Ströme von ungefähr 300 nA für 

32 P-Ionen (inkl. Kontaminationen von O2, 31 PH und weiteren) erreicht werden. Für eine nur mit 

Abb. 2: In einer Kupferplatte implantiertes 32 P. 

Die Aktivität ist über die Farben kodiert, der gesamte im 

Bild dargestellte Bereich beträgt etwa 6×4 cm 2 . 

31 P beladene Kathode ergaben 

sich hier Ströme von nur ca. 

150 nA. Als zusätzlicher Nachweis 

für 32 P wurde dieser Ionenstrahl 

in eine Kupferplatte implantiert. 

Anschließend wurde die 

Aktivität dieser Platte mit Hilfe 

des Bio-Imagers bestimmt 

(Abb. 2). An der implantierten 

Stelle ist ein deutlicher Anstieg 

der Aktivität gegenüber der restlichen 

Platte zu erkennen. Da außer 

dem 32 P keine weiteren radioaktive 

Stoffe in Frage kommen, 

ist dieses definitiv im Ionenstrahl 

enthalten. 

Weitere Probleme ergeben sich in der Handhabung der radioaktiven Sputterkathoden. Das nichtradioaktive 

31 P wird nur per Hand in die Kathoden gedrückt, so dass sich beim Transport kleine 

Phosphor-Fragmente lösen können, die ein sauberes Arbeiten nach der Aktivierung erheblich 

erschweren. Daher soll die Kathode vor der Aktivierung in einem Behälter aus Quarzglas 

eingeschlossen werden. Dieses Material ist unempfindlich gegenüber Neutronenaktivierung, erzeugt 

also keine langlebigen radioaktiven Isotope, so dass die Sputterkathode während der Aktivierung 

und bis zu ihrem Einbau in die ECRIS in diesem Behälter verbleiben kann. Ein 

zusätzlicher Behälter aus Plexiglas während des Transports und der Lagerung gewährleistet den 

Schutz vor den Elektronen des reinen Beta-Strahlers 32 P. 

Die Schutzbehälter aus Quarzglas und Plexiglas werden zur Zeit entwickelt und anschließend 

mit 31 P-gefüllten Sputterkathoden zum Aktivieren nach Garching versendet. 

20.07.2011 Thomas Lenders, Katrin Fortak, Ralf Kunz


Beryllium-7-Implantationsverfahren für Hochleistungskomposit-Materialien 

Katrin Fortak, Ralf Kunz, Thomas Lenders, Jan Meijer (RUBION), 

Lucio Gialanella (INFN Sezione di Napoli, Neapel, Italien) 

seit 2009 

Für Abriebuntersuchungen soll 7 Be in das zu untersuchende Material implantiert werden. Da 7 Be 

über Elektroneneinfang zu 7 Li zerfällt, und dabei in 10% der Zerfälle ein Folge-Gamma emittiert 

wird, kann über den Nachweis dieses Gammas die Menge des Materialabriebs bestimmt werden. 

Zur Implantation sollen dabei möglichst hoch geladene 7 Be-Ionen mit einer ECR-Ionenquelle erzeugt, 

mit bis zu 100 kV beschleunigt und anschließend in einem 90°-Magneten analysiert werden. 

Bei der Verwendung von 7 Be 4+ kann im Magneten das Beryllium vom durch Zerfall in der 

Quelle entstehenden 7 Li getrennt werden. Außerdem können dann höhere Energien der Beryllium-Ionen 

erreicht werden. Das Beryllium wird mit einer Elektrode in die ECR-Ionenquelle gebracht 

und soll durch Anlegen einer Spannung durch das Trägergas aus der Elektrode gesputtert 

werden. 

Abb.1.: Foto des 7 Be-Implanters. Auf der rechten Seite befindet sich die ECRIS, links daneben 

folgt die Turbomolekular-Pumpe mit Druckmessung, dann die Einzellinse und der 90°- 

Analysiermagnet.


Durch eine nachfolgende Einzellinse, den 90°-Magneten und ein elektrisches Quadrupol-Dublett 

soll der Strahl dann auf das Target fokussiert, bzw. der fokussierte Strahl bei Bedarf über das 

Target gescannt werden. 

Abb.2: Endstück der Beamline. Nicht mehr im Bild befindet sich auf der rechten Seite der Analysiermagnet. 

Von rechts nach links folgen Blendenwürfel, Ablenkeinheit, Faraday-Cup und 

Druckmessung. Noch nicht angeflanscht ist die letzte Turbmolekular-Pumpe. Im hinteren Teil 

wird das zu implantierende Target installiert. 

Bisher erfolgte der Aufbau der Strahlführung und der Quelle. Als Ionenquelle wird eine 

baugleiche ECRIS verwendet wie beim MED-Implanter. Da das Beryllium jedoch im Gegensatz 

zum dort benutzen Phosphor nicht chemisch aus der Elektrode gelöst werden kann, musste die 

Halterung der Sputterkathode angepasst werden. Sie besteht nun aus einem isolierenden 

Keramikröhrchen, durch das eine Leitung zur Kathode führt, um diese auf ein niedrigeres Potential 

zu legen als die gesamte Quelle. Somit soll das Sputtern ermöglicht werden. Ein geeignetes 

Netzteil ist bestellt. Zusätzlich ist über das Keramikröhrchen die Position der Kathode im Plasma 

variabel einstellbar. 

Der Beschleuniger ist betriebsbereit. Es wurden bisher einige Testläufe gefahren. Mitte 2011 

wird die ECRIS mit der ersten 7 Be-Kathode beladen und getestet. Da die Ionenquelle momentan 

nur für die Erzeugung einfach geladener Ionen ausgelegt ist, muss dann die Optimierung auf höhere 

Ladungszustände erfolgen. Zweifach geladene Ionen konnten aber bereits bei Testläufen 

nachgewiesen werden. 

19.07.2011 / Ralf Kunz, Katrin Fortak

Aufbau eines STED-Mikroskops 


Patrick Happel, Nina Schwering, Jan Meijer (RUBION), 

Dominik Wildanger (Abteilung NanoBiophotonics, Max-Planck-Institut für biophysikalische 

Chemie, Göttingen) 

Projekt: Aufbau und Bereitstellung eines STED-Mikroskops als zentrale Serviceeinrichtung 

der RUB 

seit 2009 

Der deutsche Physiker Ernst Abbe formulierte in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts seine 

Theorie zur Bildentstehung in einem Mikroskop [1] und beschrieb, dass das Auflösungsvermögen 

eines Fernfeld-Mikroskops, also der minimalen Abstand zweier kleiner Objekte, bei dem 

diese noch voneinander unterschieden werden können, ungefähr der halben Wellenlänge des 

Lichts entspricht. Diese „Abbesche Beugungsgrenze“ limitierte die Detailgenauigkeit mikroskopischer 

Aufnahmen, so dass bspw. Strukturen in Zellen, die kleiner als die Beugungsgrenze 

sind, nicht hinreichend analysiert werden konnten. Stefan Hell stellte 1994 das Konzept der 

stimulated emission depletion (STED)-Mikroskopie vor, welches es ermöglicht, die 

Beugungsgrenze bei fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen zu umgehen und somit mikroskopische 

Fernfeld-Aufnahmen anzufertigen, die das Auflösungsvermögen herkömmlicher 

Mikroskopie deutlich übertreffen und zeigte die praktische Umsetzung dieses Verfahrens 1999 

[2,3]. Seitdem wurde die STED-Mikroskopie durch weitere Entwicklungen verbessert und ihre 

Einsatzmöglichkeiten bei der Untersuchung unterschiedlichster lebenswissenschaftlicher 

Fragestellungen gezeigt [4,5,6]. 

Abb.1: Verbesserung der Auflösung durch STED-Mikroskopie. 

A: Vergleich zwischen konfokaler (Aa) und STED-mikroskopischer (Ab) Aufnahme der selben 

Probe fluoreszierender Nanopartikel (Durchmesser 40 nm). Ac: Vergrößerung des markierten 

Auschnitts. 

B: Analyse der einzelnen Nanopartikel ergibt eine durchschnittliche Halbwertsbreite von 

77 nm ± 4,4 nm.Skalierungen: 500 nm (Aa,b); 250 nm (Ac). 

Im RUBION wurde ein STED-Mikroskop aufgebaut, was allen Wissenschaftlern der Ruhr- 

Universität zur Verfügung steht. Der Aufbau beruht im Wesentlichen auf dem von Wildanger et


al. 2008 [7] beschriebenen. Abbildung 1 zeigt die verbesserte Auflösung des RUBION-STED. 

Während in der konfokalen Aufnahme mehrere nahe beieinander liegende Nano-Beads als einzelner, 

unscharfer Spot erscheinen, sind in der STED-mikroskopischen Aufnahme die einzelnen 

Partikel deutlich zu unterscheiden (Abb. 1Ac).Eine Analyse der einzelnen Nanopartikel aus 

Abb. 1Ab ergibt eine mittlere Halbwertsbreite (full width at half maximum, FWHM) und somit 

ein Auflösungsvermögen von 77 nm ± 4,4 nm (Standardfehler, 14 analysierte Partikel, Mittel 

über beide lateralen Richtungen). 

Abb.2: A: Konfokale und B: STED-Aufnahme von Vimentin aus Ptk2-Zellen. 

A und Ba: Rohdaten, Bb: STED-Aufnahme nach Entfaltung mit dem Richardson-Lucy- 

Algorithmus. C: Vergrößerungen der in A und B markierten Bereiche bei maximalem Kontrast. 

D: Intensitätsprofil entlang der in Ca und Cb eingezeichneten Linien. 

Abbildung 2 zeigt den Informationsgewinn durch hochauflösende Mikroskopie anhand einer biologischen 

Probe. Aufgenommen wurde das mit einem Fluoreszenzfarbstoff (Atto 590, Atto- 

Tech, Siegen) markierte Protein Vimentin, ein Baustein des Zytoskeletts. Abbildungsteil A zeigt 

die konfokale, Abbildungsteil B eine STED-mikroskopische Aufnahme der selben Probe. Im 

Vergleich zur konfokalen Aufnahme sind in der STED-Aufnahme die einzelnen Stränge des 

dichten Netzwerks aus Proteinen deutlich besser voneinander zu unterscheiden. Abbildungsteil C 

zeigt Vergrößerungen der markierten Bereiche aus A und B mit auf den jeweiligen Ausschnitt 

optimierten Kontrast. Die Intensitätsprofile entlang der in Ca und Cb eingezeichneten Linien 

sind in Abbildungsteil D dargestellt. An der durch das graue Rechteck markierten Stelle ist zu


erkennen, dass sich im konfokalen Bild die Fluoreszenz zweier nahe beieinander liegender 

Strukturen zu einem lokalen Maximum addieren, während in der STED-mikroskopischen Aufnahme 

diese Strukturen voneinander getrennt werden können und das Intensitätsprofil an dieser 

Stelle ein lokales Minimum aufweist. 

Das RUBION-STED-Setup ist aktuell dazu geeignet, in einer Messung einen einzelnen Fluoreszenzfarbstoff 

zu untersuchen. Erweiterungen hin zur Aufnahme zweier Farbstoffe gleichzeitig 

sind geplant, ebenfalls soll untersucht werden, inwieweit sich entsprechend markierte, lebende 

Zellen abbilden lassen. 

Literatur: 

1. Ernst Abbe: Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der Mikroskopischen Wahrnehmung. Archiv für Mikroskopische 

Anatomie 9, 1873; 

2. Stefan W. Hell and Jan Wichmann: Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulatedemission-depletion 

fluorescence microscopy. Optics Letters. 19, Nr. 11, 1994; 

3. Thomas. A. Klar, Stefan W. Hell: Subdiffraction resolution in far-field fluorescence microscopy. Optics Letters. 

24, Nr. 14, 1999; 

4. Derek Toomre and Joerg Bewersdorf: A New Wave of Cellular Imaging. Annual Review of Cell and Developmental 

Biology 26, 2010 

5. Bo Huan, Hazen Babcock and Xiaowei Zhuang: Breaking the diffraction barrier: super-resolution imaging of 

cells. Cell 143, 2010; 

6. U. Valentin Nägerl and Tobias Bonhoeffer: Imaging Living Synapses at the Nanoscale by STED Microscopy. J 

Neurosci 30, 2010; 

7. Dominik Wildanger, Eva Rittweger, Lars Kastrup and Stefan W. Hell: STED microscopy with a supercontinuum 

laser source. Optics Express 16, 2008 

Danksagung: Wir bedanken uns bei den Mitarbeitern der Abteilung NanoBiophotonics des MPI 

Göttingen für die Anfertigung und Bereitstellung einiger Proben sowie bei der feinmechanischen 

Werkstatt der Fakultät für Chemie und Biochemie sowie der Werkstatt 

der Fakultät für Biologie für die unkomplizierte Zusammenarbeit. 

Weitere Information: http://sted.rubion.rub.de 

23.05.2011 / Patrick Happel


C.4 Lehre 

Abschlussarbeiten Studiengang Biochemie: 

In enger Zusammenarbeit mit Frau Prof. Dr. Dietzel-Meyer bietet das RUBION Abschlussarbeiten 

mit vorausgehenden vertiefenden Praktika für Studierende des Studiengangs Biochemie 

an. 

Promotion: 

Patrick Happel: Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum, 2010 

Lokale Volumenänderungen migrierender Oligodendrozyten-Vorläuferzellen 

bestimmt mithilfe der Raster-Ionenleitfähigkeitsmikroskopie. 

Bachelor: 

Dennis Thatenhorst: Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum, 2010 

Beobachtung von C6-Zellen mit Hilfe der Rasterionenleitfähigkeitsmikroskopie. 

Patrick Antonietti: Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum, 2010 

Untersuchung der Strahlensensitivität von C6-Gliomazellen der Ratte gegenüber 

Gammastrahlen von 220 kV. 

Abschlussarbeiten Studiengang Physik: 

Dissertation: 

Antonino DiLeva: Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum, 2009 

Measurement of 3 He(α,γ) 7 Be cross section with the recoil mass separator ERNA. 

Bachelor: 

Karin Groot-Berning: Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum, 2010 

Entwicklung eines universellen Messsystems zur Energiebestimmung für Teilchenbeschleuniger.

Strahlenschutzkurse 


Jan B. Meijer, Ralf W. Kunz, Patrick Happel, Katrin Fortak (RUBION), Dirk Meyer (Fakultät 

für Physik und Astronomie), Mathias Lübben (Institut für Biophysik), Bodo Schalwat (Stabsstelle 

Zentraler Strahlenschutz) 

2009/2010 

In Kooperation mit der Stabsstelle Zentraler Strahlenschutz der Ruhr-Universität Bochum wurden 

amtlich anerkannte Kurse zum Erwerb und zur Aktualisierung der Fachkunde im Strahlenschutz 

durchgeführt. 

Dabei werden Kenntnisse vermittelt in den folgenden Bereichen: 

� Naturwissenschaftliche Grundlagen 

� Gesetzliche Grundlagen, Empfehlungen und Richtlinien 

� Aufgaben und Pflichten des Strahlenschutz-Verantwortlichen und des SSB 

� Strahlenschutz-Messtechnik 

� Strahlenschutz-Technik 

� Strahlenschutz-Sicherheit 

� Umgang mit umschlossenen und offenen radioaktiven Stoffen 

Erwerb der Fachkunde: 

Der einwöchige Kurs „S 4.1“ dient dem Erwerb der Fachkunde für den Umgang mit offenen 

und umschlossenen radioaktiven Stoffen. 

2009: In zwei Kursen wurden insgesamt 45 Personen geschult. 

Davon waren 40 Studierende, 1 Mitarbeiter der RUB und 4 externe Teilnehmer. 

2010: In drei Kursen wurden insgesamt 67 Personen geschult. 

Davon waren 52 Studierende, 10 Mitarbeiter der RUB und 5 externe Teilnehmer. 

Aktualisierungskurse: 

Zum Erhalt der Fachkunde sind in fünf-jährigen Abständen Aktualisierungskurse zu absolvieren. 

In den Jahren 2009 und 2010 wurde je ein Kurs nach StrlSchV durchgeführt. 

2009 haben 4 Mitarbeiter der RUB und 8 Externe teilgenommen, 2010 verzeichneten wir 

3 Mitarbeiter der RUB und 1 externen Teilnehmer. 

17.03.2011 / Dorothee Rohmann & Bodo Schalwat


Erst- und Wiederholungsunterweisungen (§38 StrlSchV) 

Jan B. Meijer, Thomas Lenders, Michael Siewert, Stephan Spöllmann (RUBION) 

2009/10, 14-tägig, und nach Bedarf 

Die Teilnahme an einer Erstunterweisung ist eine Voraussetzung für das Arbeiten im radioaktiven 

Kontrollbereich. Neben den gesetzlich vorgeschriebenen Inhalten werden in der Unterweisung 

die Schutzmaßnahmen behandelt, die beim praktischen Arbeiten mit offenen radioaktiven 

Stoffen zum Schutz der Nutzer anzuwenden sind. 

Laut Strahlenschutzverordnung müssen Beschäftigte in Kontrollbereichen jedes Jahr an einer 

Wiederholungsunterweisung teilnehmen. Hier wählen wir ein Schwerpunktthema aus dem 

Strahlenschutzbereich aus, auf das wir - auch in Diskussionen - näher eingehen. Zusätzlich informieren 

wir über gesetzliche Änderungen, die die Nutzer betreffen, und über Neuerungen im 

Kontrollbereich. Weiterhin besteht in den Wiederholungsunterweisungen die Möglichkeit, auf 

Fragen einzugehen, vor allem, wenn sie von allgemeinem Interesse sind. 

Es wurden insgesamt 267 (2009) und 319 (2010) Personen unterwiesen. 

12.07.2011 / Dorothee Rohmann


Seminar zu Ionenstrahlen und Radionukliden in Wissenschaft und Technik 

Jan B. Meijer, 

Gehaltene Vorträge: (SS 2009: VZ: Seminare zur Kern- und Teilchenphysik 160 423): 

Detlef Rogalla, RUBION ERNA Statusbericht 

Alfred Ludwig, 

Werkstoffe der Mikrotechnik 

Entwicklung multifunktionaler Werkstoffe mit den Methoden 

der kombinatorischen Materialforschung 

Michael Kieschnick, RUBION Formierung von Ge- und GeSi - Mischclustern in Quarzglas 

Helmut Bühler, 

Marienhospital Herne 

Dominik Wildanger, 

MPI Göttingen 

Reinhart Job, 

Fern-Uni Hagen 

Jörg Lindner, 

Universität Paderborn 

Generelle Einführung in die Tumorentstehung und - 

Progression 

Funktion des STED-Mikroskops 

Dotierung von FZ-Silizium durch Implantation mit leichten 

Ionen und Wasserstoffplasmabehandlungen 

Ionenstrahlmodifikation kleiner Oberflächenbereiche mittels 

selbstorganisierter Nanomasken 

Frank Paris, Tierphysiologie Messung von Hormonrezeptoren als Praktikumsversuch 

Frank Strieder, Physik Kohlenstoff-Brennen in Sternen und die Elementsynthese 

Gehaltene Vorträge: (WS 2009/2010: VZ: Seminare zur Kern- und Teilchenphysik 160 422): 

Ralf Kunz, RUBION Halbwertszeit und Temperatur 

David Steinmetz, 

Uni Saarbrücken, 

Helmut Bühler, 

Marienhospital Herne 

Photonische Kristalle 

Tumoren, Teil II: Therapiemöglichkeiten 

Hans-Werner Becker, Physik Materialanalyse am Tandem - Prinzipien und Beispiele 

Patrick Happel, RUBION Volumenänderungen während der Zellmigration 

Rolf Heumann, 

Molekulare Neurobiochemie 

Von neuen Nervenzellen, Krebsgenen und Gedächtnisprozessen 

Frank Paris, Tierphysiologie Geschichte der Evolutionstheorien 

Sumit Chakraborty, GMG Vulkane 

Sebastian Neumann, 


Minimierte Schwankungen des intrazellulären Calciums während 

der Transfektion mit DNA funktionalisierten Calciumphosphat 

Nanopartikeln


Charles Soukou, 

Spezielle Zoologie 

Milben, Wanzen und Kakerlaken 

Frank Paris, Tierphysiologie Messung von Hormonrezeptoren als Praktikumsversuch 

Ralf Linker, ZKF Von Tätern und Opfern im zentralen Nervensystem: Erkenntnisse 

aus experimmentellen Modellen der Multiplen Sklerose 

Gehaltene Vorträge: (SS 2010: VZ: Seminare zur Kern- und Teilchenphysik 160 423): 

Sébastien Pezzagna, RUBION NV-Zentren - Statusbericht 

Ingo Plümel, Uni Duisburg Gasphasen-Synthese von Silizium-Nanopartikeln für den Clusterjet 

Irmgard Dietzel-Meyer, 


Ulrich Kunze, 

Werkstoffe & Nanoelektronik 

Christa Baumstark-Khan, 

DLR Köln 

Elisabeth Jüschke, 

Bodenkunde 

Kann man Zeit gewinnen, indem man schneller redet? 

Erste Erfahrungen mit dem Helium-Ionen-Mikroskop Zeiss 

ORION® PLUS 

Die Wirkung Weltraum-relevanter Strahlenqualitäten auf 

menschliche Zellen 

Dynamik des organischen Kohlenstoffs in Böden 

Dirk Reuter, Physik Erzeugung vergrabener mikrostrukturierter Leitfähigkeitspfade 

mittels Ionenimplantation 

Jan Meijer, RUBION Perspektiven für RUBION 

11.07.2011 / Dorothee Rohmann

Blockpraktikum: Ionenstrahlanalytik. 

Jan Meijer, RUBION 


Jeweils im Februar 2009 und 2010 wurde ein Ionenstrahlpraktikum zusammen mit dem Institut 

für Nanostrukturierung (Prof. Lindner) der Universität Paderborn durchgeführt. An dieser einwöchigen 

Blockveranstaltung nahmen jeweils 20 Studierende der Universitäten Bochum und 

Paderborn teil. In dem Kurs finden an den Vormittagen verschiedene Vorträge über Ionenstrahltechniken 

statt, an den Nachmittagen stehen alle Beschleuniger für 5 verschiedene Experimente, 

die in Gruppen à 4 Studenten alternierend durchgeführt werden, zur Verfügung. 

Als Versuche wurden durchgeführt: 

� Wasserstoffanalyse an Metallhydriden für die Wasserstoffspeicherung 

� PIXE (Particle induced X-ray emission) an Umweltproben 

� Ionenimplantation, Dotierung von Halbleitern mit B und Protonen, elektr. Charakterisierung 

� RBS (Rutherford-Rückstreu-Analyse) zur standartfreien Messung von chemischen Zusammensetzungen 

in Dünnfilmen, z.B. Innenbeschichtung von PET-Cola-Flaschen 

� Nanoimplanter: Erzeugung von Nano-Aperturen 

Die Studenten erlernen in diesem Blockkurs die theoretischen Hintergründe und die praktische 

Anwendung von Ionenenstrahlen zur quantitativen Analyse der Zusammensetzung und Struktur 

der oberflächennahen Bereiche von Festkörpern in Vorlesungen und anhand ausgewählter Einzelprojekte. 

Folgende Kenntnisse werden erworben: 

� Festkörperanalyse mit Methoden der nuklearen Festkörperphysik 

� Funktionsweise und Umgang mit kleinen Teilchenbeschleunigern 

� Vakuum- und Hochspannungstechniken 

� Strahlenschutz 

� Ionen-Festkörper-Wechselwirkung, Ionenstrahlphysik 

Aufgrund der großen Nachfrage dieses Kurses ist es diesem Jahr geplant, eine Summerschool 

nach ähnlichem Muster durchzuführen. 

06.12.2011 / Jan Meijer


C.5 Presse 

RUBION Pressespiegel 

23.02.2009 (Uni Ulm, Pressemitteilung) 

„Durchbruch in der Nanotechnologie: 

Strukturierungsverfahren zur Herstellung neuartiger 

Bauelemente mit einzelnen Atomen“ 

»... Einem Forscherteam aus dem Institut für 

Quanteninformationsverarbeitung an der Universität 

Ulm ist es nun in Zusammenarbeit mit 

RUBION, der zentralen Einheit für Ionenstrahlen 

und Radionuklide an der Ruhr- 

Universität Bochum, zum ersten Mal gelungen, 

eine neue Art von Ionenquelle zu entwikkeln, 

welche auf einer Ionenfalle basiert. ... « 

Physical Review Letters Vol. 102, (20. Februar 2009) 070501 

01.03.2010 (Uni Bochum, Pressemitteilung) 

„Ein Schritt in Richtung Quantencomputer“ 

Nature Physics: Kopplung von Stickstoffzentren 

im Diamant gelungen - Forschergruppe 

entwickelt Quantenregister bei Raumtemperatur 

» Ein weiterer entscheidender Schritt in Richtung 

Quantencomputer ist geglückt: Forschern 

der Ruhr-Universität Bochum, der Universitäten 

Stuttgart und Austin/Texas (USA) gelang 

es erstmals, zwei Stickstoffatome in einem 

Abstand von nur wenigen Nanometern so zu 

platzieren, dass über eine Laseranregung eine 

quantenmechanische Koppelung entsteht. ... « 

Nature Physics, Published online (28 February 2010), 

doi: 10.1038/NPHYS1536 

11.07.2011 / Dorothee Rohmann 

Segmentierte lineare Paulfalle als 

deterministische Einzelionenquelle für 

lasergekühlte Ionen. 

NV-Zentrum: Ein Stickstoffatom (N) 

und eine Fehlstelle (V) bilden im Diamantkristall 

ein NV-Zentrum. Es kann 

durch Laseranregung mit einem weiteren 

NV-Zentrum quantenmechanisch 

gekoppelt werden. Die Besonderheit 

ist, dass diese Kopplung auch bei 

Raumtemperatur gelingt.

D. Fakultät für Maschinenbau 

D.1 Institut für Werkstoffe 

D.1.1. AG Pohl - Werkstoffprüfung 

Gerke, KW 11 

D.1.2. AG Ludwig - Werkstoffe der Mikrotechnik 


Messung der Zusammensetzung, Dichte und Integrität von SiCr Schichten 

Michael Kieschnick, Detlef Rogalla, Jan Meijer, (RUBION, Zentrale Einrichtung der RUB), 

Joachim Sonntag, (MEAS Deutschland GmbH-HL-Planartechnik, Hauert 13, D-44227 Dortmund) 

Alan Savan, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB) 

Projekt: „Entwicklung von Nanocomposites mit hohem Figure-of-Merit. Teil 1: Experimentelle 

Überprüfung der Transportheorie zu Nanocomposites.“ (J. Phys.: Condensed 

Matter 21 (2009) 175703). 

Seit November 2009 

SiCr Schichten mit Dicken von ca. 40, 100 und 300nm, sowie 1µm wurden mittels Sputter Co- 

Deposition erzeugt. An diesen Schichten wurden Messungen zur Thermokraft vorgenommen. 

Am RUBION wurde mittels RBS die Zusammensetzung dieser Schichten bestimmt. Diese variierte 

zwischen ca. 30 und 70% Si. Außerdem wurde untersucht in wieweit diese Schichten oxidiert 

sind. Auch die Dichte der Schichten wurde unter Mithilfe der aus Stufenhöhenmessungen 

bekannten Dicken abgeschätzt. 

Die dünneren Schichten waren komplett und unterschiedlich stark oxidiert, die 1 µm Schichten 

lediglich an der Oberfläche. Außerdem erschwerte die Rauigkeit des Substrats die Dichte- 

Messungen. Die Messungen konnten erfolgreich durchgeführt werden. 

Publikation: 

Joachim Sonntag et al., J. Phys.: Condens. Matter 23 (2011) 265501, doi: 10.1088/0953-8984/23/26/265501 

18.02.2010, 18.07.2011 / Joachim Sonntag


Prüfung von Proben auf Verunreinigungen 

Michael Kieschnick, Detlef Rogalla, Jan Meijer, (RUBION, Zentrale Einrichtung der RUB), 

Cezarina Mardare, Dennis König, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, 

RUB). 

Oktober 2009 bis Februar 2010 

Es wurden gesputterte Proben untersucht, die nicht die erwarteten Materialeigenschaften aufwiesen 

um abzuklären ob die Filme Verunreinigungen mit Luft aufweisen und welcher Größenordnung 

deren Anteil an der Probenzusammensetzung ist. Als Methoden hierfür dienen normale 

RBS und RBS unter Ausnutzung der 3,04 MeV Resonanz für Streuung von α Teilchen an 16 O. 

Die Arbeit wurde genutzt um Erfahrung mit der resonanten RBS an sauerstoffreichen Proben zu 

sammeln. 

Es wurden teils erhebliche Verunreinigungen festgestellt (erklärbar durch ein Luftleck in der 

Sputterkammer). Während die ersten Proben im Bereich von ca. 15 at.% mit Luft verunreinigt 

waren, konnten bei den letzten Proben nach der Beseitigung von Lecks keine Verunreinigungen 

mehr nachgewiesen werden. 

22.02.2010 / Michael Kieschnick 

Aufbau einer PC gesteuerten Multifunktionsmesskammer 

Michael Kieschnick, Detlef Rogalla, Hans-Werner Becker, Jan Meijer, (RUBION, Zentrale Einrichtung 

der RUB) 

Dario Grochla, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB) 

Projekt: Vorbereitung DFG Antrag Wasserstoffspeicherung; 

Dissertation M. Kieschnick, Wasserstoffspeicherung in Festkörpern 

ab März 2009 

Aufbau und Test einer weitestgehend automatisierten Messkammer und Integration, sowie Entwicklung 

von für die Nutzung der Kammer und Auswertung der Daten nötigen Hilfsmitteln. Es 

sollen Proben mit einer Größe von bis zu 4 Zoll untersuchbar sein. Außerdem sollen die Proben 

(optional) beheizbar sein.


Abb.: Neue Messkammer aktueller 

Aufbau in der N Halle 

Es wird eine Vakuumkammer entwickelt die es erlaubt NRA, PIXE und RBS Messungen an 

einem einzigen Messstand durchzuführen. Die Schwerpunkte liegen dabei auf möglichst optimaler 

Abstimmbarkeit auf einzelne Experimente, sowie weitestgehender Automatisierung des 

Messprozesses. Weiterhin wird in die Kammer eine 5 Achsen Stage integriert (XYZ, Rotation 

des Probentellers, sowie Tilt) die 4 elektronisch steuerbare Achsen besitzt (alle außer Tilt). Es 

soll ein Programm realisiert werden, dass vorgegebene Messabläufe abarbeitet und weitgehend 

autonom arbeitet. Weiterhin wird ein Programm zur Erstellung dieser Messabläufe realisiert. 

Auch Heizer sollen in die Kammer integriert werden um temperaturabhängige Untersuchungen 

und heiße Implantationen zu ermöglichen. Weiterhin werden Werkzeuge zur Unterstützung der 

Auswertung entwickelt, da diese durch die Möglichkeit der Kammer große Datenmengen aufzunehmen 

notwendig erscheinen. 

In diesem Rahmen wurden außerdem an der 60° Beamline NRA Messungen mit dem 12'' NaJ 

Detektor vorgenommen, da dieser in die Kammer integriert werden soll. 

Planung und Fertigung der Kammer sind abgeschlossen. Aktuell wird die Kammer an der 105° 

Beamline in der N - Halle für erste Testmessungen aufgebaut, da hier auch der 500 kV Beschleuniger 

zur Verfügung steht. Die Steuersoftware für die Stage wurde programmiert. Diese 

stellt Grundfunktionen zur Steuerung des Probenhalters bereit. Es wird an Erweiterungen zur 

Implementation der typischsten Proben (4 Zoll Waferdesigns Gruppe Ludwig) gearbeitet. 

14.07.2011 / Michael Kieschnick


Untersuchung von Y Schichten als Getter zur Ausfilterung von H 2 aus Vakua 

Michael Kieschnick, Detlef Rogalla, Hans-Werner Becker, (RUBION, Zentrale Einrichtung der 

RUB), 

Alan Savan, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB) 

Projekt: Dissertation M. Kieschnick, Wasserstoffspeicherung in Festkörpern 

seit September 2009 bis Anfang 2010 

Es wurden zunächst 500 nm dicke Y Schichten untersucht, die bei verschiedenen Temperaturen 

mittels Formiergas (Ar 95%, H2 5%) mit Wasserstoff beladen wurden. Dabei wurde die Verteilung 

und Konzentration des Wasserstoffs innerhalb der Schicht mittels 15 N NRA untersucht. Ziel 

der Untersuchungen ist das finden von Bedingungen unter denen möglichst viel Wasserstoff aufgenommen 

wird, sowie wie das bei Kontakt mit Luft gebildete Oxid an der Oberfläche die Sauerstoffaufnahme 

beeinflusst. 

Es konnte beobachtet werden, dass durch Variation der Bedingungen beim Annealing die Eigenschaft 

des Y zur Wasserstoffaufnahme stark verändert werden können. Vor allem konnte gezeigt 

werden, dass auch bei Zimmertemperatur eine Y Aufnahme stattfindet. Die Arbeiten bieten außerdem 

Ansätze für das Wasserstoffspeicherprojekt. 


Untersuchung der B Konzentration in Fe/B Viellagenschichten 


der RUB) 

Hayo Brunken, Dario Grochla, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB) 

Projekt: DFG Schwerpunktprogramm 1299 „HAUT“ 

seit März 2009 

Es wurden Fe/B Viellagenschichten untersucht. Diese finden Anwendungen als Schutzschichten 

mit integrierten ferromagnetischen Sensorfunktionen. Es wurden zwei Ansätze verfolgt. Die Bor 

Konzentration wurde jeweils mittels NRA untersucht. 

Hierbei wurde zum einen der nahezu konstante Wirkungsquerschnitt der α0 Linie der Reaktion 

11 B(p,α) 8 Be untersucht. Die Energie der verwendeten Protonen betrug für den ersten Ansatz 

710 keV, beim Austritt aus der Schicht ca. 670 keV. In diesem Energieintervall ist der Wir-


kungsquerschnitt der Reaktion nahezu konstant. Entsprechend wurde mit Vergleich zu einem 

Standard bekannter Dicke (26 nm Bor Schicht auf SiO2 Substrat) der gesamt Bor Gehalt der 

Fe/B Schichten ermittelt. 

Da diese Methode keine Tiefeninformation bietet wurden außerdem am 500 kV Beschleuniger 

erste Versuche unternommen mit Hilfe der 163 keV Resonanz tiefenaufgelöste Konzentrationsmessungen 

durchzuführen. 

Mit der zuerst vorgestellten Methode konnte erfolgreich die Zusammensetzung gemessen werden. 

Hier soll jedoch weiter optimiert werden. Die Ergebnisse wurden bereits in einer Studienarbeit 

verwendet. 

Publikation: in Vorbereitung; akzeptiert in „Science and Technology of Advanced Materials“. 


Untersuchung der Zusammensetzung von ferromagnetischen Formgedächtnisdünnschichten 

basierend auf dem Fe70Pd30 System 

Sven Hamann, Dario Grochla, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB), 


der RUB) 

Projekt: Dissertation S. Hamann 

August - November 2009 

Zur Bestimmung des Aktorverhaltens von Fe-Pd beim thermischen Zyklieren, wurden Fe72Pd28 

Dünnschichten mit einer Dicke von 700 nm, auf 40 Si-Biegebalken (100 µm), mittels Magnetronsputterdeposition 

hergestellt. Dabei wurde ein kombinatorischer Ansatz gewählt, bei dem die 

Zusammensetzung über die einzelnen Biegebalken in einem Bereich von 71.8 bis 72.2 at.% variiert 

wurde. Die Zusammensetzung entlang eines Biegebalkens wurde dabei konstant gehalten 

und mittels Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX) bestimmt. Da der Fehler bei der EDX 

Messung trotz Kalibration mittels eines Fe70Pd30 Standards bei ca. 0.3 at.% liegt wurde ein zusätzliches 

Verfahren benötigt, um den Trend der Zusammensetzung über die einzelnen Biegebalken 

zu bestätigen. Dazu wurde die Zusammensetzung von 5 verschiedenen Biegebalken mittels 

PIXE bestimmt. Die Ergebnisse der PIXE Messung zeigen einen leicht abweichenden Absolutwert 

für die Zusammensetzung an, der Trend über die verschiedenen Biegebalken bleibt jedoch 

vorhanden, so dass die Variation mit anderen Messergebnissen korreliert werden kann. 

Zur Untersuchung des Fe-Pd-B Systems wurden Dünnschichten auf einem 4 inch Si-Wafer Substrat, 

mittels Magnetronsputterdeposition, hergestellt. Dabei wurde ein B Gradient über die komplette 

Fläche des Substrats realisiert. Auf eine homogene Fe70Pd30 Schicht (16 nm) wurde eine 

B Keilschicht (Mitte des Substrats ca. 4 nm) abgeschieden, so dass sich eine Gesamtdicke von 

ca. 20 nm für eine Multilayerlage ergibt. Dieser Vorgang wurde 24 Mal wiederholt, so dass eine


Gesamtschichtdicke von ca. 500 nm erreicht wurde. Bei der Herstellung wurde eine Zusammensetzung 

von Fe51Pd22B27 in der Mitte des Substrats berechnet. Da B ein sehr leichtes Element 

ist, war es nicht möglich die Zusammensetzung mittels EDX zu bestimmen, so dass eine alternative 

Methode benötigt wurde. Dazu wurden RBS Messungen an den Fe-Pd-B Dünnschichten 

durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Berechnung und die Ergebnisse der RBS Messung 

bis auf 1 at.% übereinstimmen. 

Die Ergebnisse RBS Messungen entsprechen der Berechnung der Schichten. Die PIXE Messungen 

haben vorhandene (qualitative) EDX Messungen qualitativ bestätigt. 

17.02.2010 / Sven Hamann 

Verifikation der Zusammensetzung von Materialbibliotheken des Mg – B – Al 

Legierungssystems 


der RUB) 

Dario Grochla, Alfred Ludwig, (Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB) 

seit Oktober 2010 

Es wurden Materialbibliotheken des Mg-B-Al Legierungssystems abgeschieden und mittels RBS 

hinsichtlich ihrer Zusammensetzung untersucht. Die so gewonnenen Daten wurden mit EDX 

Messungen der Zusammensetzung abgeglichen um die Zuverlässigkeit der EDX Messungen zu 

überprüfen. Da Mg und Al eine sehr ähnliche Masse haben (dies ist speziell für kleine Al Konzentration 

problematisch, da Mg auch ein Isotop der identischen Masse wie Al hat) und B nur 

indirekt über die erhöhte Stopping Power gemessen wird, wurde auch eine Referenzmessung 

gemacht um die Reproduzierbarkeit der RBS Daten zu überprüfen. Hierbei lag die Abweichung 

beider Messungen im Mittel bei ca. 2-3%. Für sehr kleine Konzentrationen kann die Abweichung 

allerdings deutlich höher liegen, da durchschnittlich eine Messungenauigkeit von 1at% 

auftritt. 

Es konnte eine sehr gute Übereinstimmung von EDX und RBS gezeigt werden. EDX Messungen 

sind daher prinzipiell geeignet um die Zusammensetzung der Mg-B-Al Bibliotheken zu verifizieren. 

Es konnte gezeigt werden, dass die RBS Messung trotz der angesprochenen Probleme sehr 

gut reproduzierbar durchgeführt werden konnte. 

18.07.2011 / Michael Kieschnick

E. Fakultät für Physik und Astronomie 

E.1 Lehrstuhl für Experimentalphysik IV 

E.1.1. AG Zabel - Festkörperphysik 

Zabel und Westerholt !! 

E.2 Lehrstuhl für Experimentalphysik VI 

E.2.1. AG Wieck - Angewandte Festkörperphysik 


Definition vergrabener leitfähiger Kanäle in GaAs mittels Ar- 

Isolationsimplantation 

Dirk Reuter, Ashish Rai, Lehrstuhl für Angewandte Festköperphysik, 

Hans-Werner Becker, Fakultät für Physik und Astronomie 

Projekt: Herstellung von µ-Schottky Dioden zur Verwendung als Einzelphotonenquellen. 

Seit September 2009 

Am Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik werden GaAs-Heterostrukturen mit einer leitfähigen 

Schicht von etwa 260 nm Dicke hergestellt. Diese Schicht liegt ca. 170 nm unter der Oberfläche. 

Vor der Implantation wird auf der Oberfläche mittels Photolithographie eine Lackschicht 

strukturiert, so dass die Ionen nur in bestimmten Bereichen in den Halbleiter eindringen können. 

Anschließend wird Ar mit einer Energie von 400 keV und einer Fluenz von 

~5×10 14 cm -2 implantiert. Diese Implantation zerstört die elektrische Leitfähigkeit durch die Generation 

von Fehlstellen, so dass große Bereiche der Probe nun nicht-leitfähig sind. Insgesamt 

hat man durch die Ar-Implantation in der vergrabenen Leitfähigen Schicht Kanäle von 2 µm 

Breite und ca. 30 µm Länge definiert. Anschließend wird die Probe am Lehrstuhl für Angewandte 

Festkörperphysik weiterprozessiert. 

Die Implantation läuft sehr zufriedenstellend. Die ereichte Isolation ist sehr gut. In der weiteren 

Prozessierung der Proben gibt es noch Herausforderungen, so dass wohl noch weitere Implantationen 

erforderlich sind. 


23.03.2010 / Dirk Reuter


E.3 Lehrstuhl für Astronomie 

E.3.1. AG Träbert – Ionenstrahlspektroskopie 

Lebensdauermessungen an komplexen Wenigelektronensystemen und Aufzeichnung 

von VUV-Spektren von astrophyskalischem Interesse 

Elmar Träbert, (Fakultät für Physik und Astronomie, RUB) 

Projekt: DFG: „Measurement of atomic spectra and level lifetimes in multiply charged ions 

of astrophysical interest“ 

ab 2010 

Eine vorhandene Mehrzweck-Messkammer der früheren AG Ionenstrahlspektroskopie wurde 

entmottet und mit einem kompakten Vakuum-UV-Spektrometer (Eigenbau) auf der Basis eines 

hochauflösenden Beugungsgitters (2400 l/mm) ausgestattet. Im Off-line-Betrieb mit einer 

Hohlkathodenlampe wurde die Betriebstauglichkeit des Spektrometers nachgewiesen. Im Betrieb 

mit Ionenstrahl (der in der selben Vakuumkammer beim Durchfliegen einer dünnen Kohlenstofffolie 

umgeladen und angeregt wird) tritt eine hohe Untergrundsignalrate auf, die durch umfangreiche 

Abschirmmaßnahmen bisher zwar reduziert, aber noch nicht hinreichend unterdrückt 

werden konnte. Weitere Abschirmungen sind in der Erprobung, damit letztendlich das optische 

Signal vom angeregten Ionenstrahl möglichst frei von Untergrundbeiträgen orts- (und damit 

zeit-) aufgelöst aufgezeichnet werden kann. 

Im Zuge der Wiederaufnahme der Ionenstrahlspektroskopie am Tandembeschleuniger wurden 

einige ältere Messdaten in Zusammenarbeit mit Theoretikern analysiert. Die Daten wurden seinerzeit 

mit einem Iod-Ionenstrahl von 44 MeV gewonnen und auf Beiträge von Cu-, Zn-, Gaand 

Ge-ähnlichen Ionen (mit 29 – 32 Elektronen) hin untersucht. Diese Ionenenergie ist die 

höchste für atomphysikalische Experimente am Bochumer Tandembeschleuniger erreichte; obwohl 

die Energie nur halb so hoch war wie die zur Erzeugung dieser Ladungszustände optimale, 

waren Strahlstrom und Signalrate viel höher als die in einem Konkurrenzexperiment bei Optimalenergie 

erreichten Werte. Messungen und Rechnungen zielten in diesem Fall auf Interkombinationsübergänge 

(Spinwechsel) in Zn-, Ga- und Ge-ähnlichen Iod-Ionen; die chinesischen 

Rechnungen mit dem GRASP2K Code unterstützen die experimentellen Befunde im Detail. 


J. G. Li, E. Träbert, C. Z. Dong, Physica Scripta 83, 015301 (2011) 

E. Träbert, Physica Scripta T, (2011) (im Druck) 

21.03.2011 / Elmar Träbert

F. Fakultät für Geowissenschaften 

F.1 Geographisches Institut 

F.1.1. AG Marschner - Bodenkunde und Bodenökologie 


Einfluss zunehmender Schwermetallbelastung auf mikrobielle Aktivität 

Heike Ohm, Bodenkunde/Bodenökologie, Geographisches Institut, RUB 

Projekt: Mikrobiologische und isotopenchemische Untersuchungen zur Klärung der Wirkungsmechanismen 

von Priming-Effekten beim Abbau organischer Bodensubstanz. 

Juni - Juli 2009 

Das Ziel dieser Studie war es den Einfluss steigender Menge an Kupfer und Zink auf die mikrobielle 

Aktivität, die Substratmineralisation und die Priming Effekte in zwei australischen Böden 

zu untersuchen. Es sollte herausgefunden werden, ob die steigende Toxizität zu einem veränderten 

Metabolismus der mikrobiellen Population führt, und ob sich dies für Kupfer und Zink sowie 

verschiedene Böden unterscheidet, da davon ausgegangen werden kann, dass die Mikroorganismen 

mit zunehmender Toxizität mehr gestresst werden. 

Für den Versuch wurden Proben des australischen „National Biosolids Research Program 

(NBRP)” verwendet. Dies wurde 2002 gegründet, um die Auswirkungen von Klärschlammaufbringungen 

auf landwirtschaftliche Flächen in Australien zu untersuchen und Empfehlungen für 

Grenzwerte der in Klärschlämmen enthaltenen Schwermetalle zu erstellen. Dazu wurden 17 

landwirtschaftliche Flächen mit unterschiedlichen Bodentypen ausgewählt, die in unterschiedlichen 

klimatischen Bereichen liegen, verschiedene physiko-chemische Eigenschaften haben und 

auf denen verschiedene Pflanzen angebaut werden. Auf diesen Flächen wurden sowohl Versuche 

mit Klärschlämmen als auch mit Schwermetallen durchgeführt. Als Schwermetalle wurden Kupfer 

und Zink ausgewählt, da sie den größten Anlass zur Sorge in Klärschlämmen geben. Mit Proben 

von zwei der im NBRP angelegten Untersuchungsflächen wurden hier Experimente durchgeführt. 

Die landwirtschaftlichen Flächen waren mit steigenden Mengen an Kupfer- und Zinksulfaten 

kontaminiert. Für den Primingversuch wurden Proben aus einer Tiefe von 0-30 cm untersucht. 

Als organische Substrate wurden einheitlich 14 C-markierte Fruktose und Alanin verwendet. 

Die Zugaben erfolgten in einer Größenordnung von 13,3 µg Substrat-C mg -1 Corg mit jeweils 

ca. 8000 Bq pro Probe. Den Kontrollen wurde Reinstwasser zugegeben. Die Proben wurden 

für 21 Tage im Respicond bei 20°C inkubiert. Das entstehende CO2 wird dabei in einer 

0,1 M KOH-Lösung aufgefangen und über die Änderung der Leitfähigkeit die CO2-Freisetzung 

berechnet. Das entstehende 14 C-CO2 wurde dreimal wöchentlich mit Hilfe der Flüssigkeitsszintillation 

bestimmt. Anschließend konnten die Priming Effekte, d.h. die Veränderung in der Umsetzung 

organischer Bodensubstanz berechnet werden.


Das Experiment hat gezeigt, dass kein einheitlicher Zusammenhang zwischen der zunehmenden 

Schwermetallbelastung und der mikrobiellen Grundaktivität besteht. Auf eine Substratzufuhr 

reagieren die mit ansteigender Schwermetallbelastung zunehmend unter Stress leidenden Mikroorganismen 

jedoch häufig mit einer verstärkten Atmungsaktivität. In mehreren Fällen nahm die 

Höhe der Priming Effekte anfangs ab und bei höherer Schwermetallkonzentration wieder zu. 

Durch die Zugabe leicht verfügbarer Substrate sind die unter der ansteigenden toxischen Wirkung 

leidenden Mikroorganismen also anscheinend zunehmend wieder in der Lage vermehrt die 

organische Bodensubstanz abzubauen. Die Priming Effekte dienen daher als Indikator für die 

zunehmende Schwermetallbelastung. Der wahrscheinlichste Mechanismus für diese Priming Effekte 

ist Kometabolismus. Die beiden Böden reagierten zum Teil völlig unterschiedlich, zudem 

zeigten die beiden Schwermetalle Kupfer und Zink unterschiedliche Wirkungen, es traten also 

sowohl standortspezifische als auch schwermetallspezifische Unterschiede auf. Dementsprechend 

kann geschlussfolgert werden, dass sowohl die jeweiligen Standorteigenschaften als auch 

die jeweiligen Schwermetalle bei der Richtlinienerstellung zur Klärschlammaufbringungen berücksichtig 

werden müssen. 

Publikation in Vorbereitung. 

26.02.2010 / Heike Ohm 

Bestimmung von Priming Effekten in Böden 

Elisabeth Jüschke, Charlotte Tönshoff, Elisa Michel, 

Geographisches Institut Bodenkunde/Bodenökologie 

Projekt: DFG Trilateral (Israel, Palästinensische Gebiete und Deutschland) 

„Irrigation with municipal effluents: effects on physical soil properties, contanminant 

transport, soil carbon dynamics, soil microbial activity and crop quality“ 

Januar – November 2009: (mehrere Einzelexperimente) 

In dem Respicond (Fa. Nordgren Innovations) wurden in mehreren Experimenten Bodenproben 

unter gleicher Temperatur inkubiert. Die CO2-Freisetztung wurde nach Zugabe von 14 Cmarkierten 

leicht verfügbaren organischen Substraten gemessen. Durch die Markierung kann 

zwischen dem bodenbürtigen Kohlenstoff und dem Kohlenstoff aus dem Substrat unterschieden 

werden. Damit können sogenannte Priming Effekte berechnet werden, die beschreiben, wie stark 

die mikrobielle Gemeinschaft eines Bodens durch einfache organische Verbindungen stimuliert 

werden kann um dadurch komplexe organische Bodensubstanz abzubauen. 

Alle durchgeführten Experimente wurden mit Bodenproben von landwirtschaftlichen Flächen 

aus Israel durchgeführt. Die Flächen waren zum Teil mit gereinigtem Abwasser beregnet. Dies 

ist gängige Praxis in Ländern mit Wasserknappheit und führt so zu einer zusätzlichen Gabe von 

organischen und anorganischen Stoffen auf die Böden. In unseren Experimenten studieren wir 

vor allem die Effekte dieser Abwasserberegung auf die bodenmikrobiologische Aktivität.


Durch die Beregnung mit Abwasser kommt es zu einer erhöhten mikrobiellen Aktivität in den 

Böden. Mithilfe unserer Experimente konnte festgestellt werden, dass sich Priming Effekte in 

beiden (Frisch- und Abwasserberegneten Böden) induzieren lassen, dass dies aber in den frischwasserberegneten 

Varianten stärker der Fall ist. Möglicherweise kann dies auf einen kontinuierlichen 

Abbau des labilen Kohlenstoffpools im Boden nach langjähriger Abwasserberegnung zurückgeführt 

werden. 


Jüschke, E. (2009): Effluent irrigation and Agricultural soils: Effects of the dynamics of organic carbon and microbial 

activity in agricultural soils in Israel. Verlag Dr. Kovač, Hamburg. p. 336. 

Weitere in Vorbereitung. 

12.03.2010 / Elisabeth Jüschke 

F.2 Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik 

F.2.1. AG Chakraborty - Mineralogie 

Quantitative Bestimmung der Spurenelemetkonzentration entlang von Diffusionsprofilen 

in Plagioklaskristallen aus natürlichen Proben von schnell 

spreizenden mittelozeanischen Rücken zur Modellierung der Abkühlraten 

dieser Gesteine mit der Tiefe. 

Kathrin Faak, Sumit Chakraborty, Institut für Mineralogie, 


Projekt: DFG Antrag: Akkretion und Abkühlung der unteren ozeanischen Kruste im Bereich 

von schnell-spreizenden Mittelozeanischen Rücken 

Seit Oktober 2008 

Die Bildung neuer ozeanischer Lithosphäre und deren Abkühlung verändert kontinuierlich ⅔ der 

Erdoberfläche und ist der wesentliche Mechanismus für den Wärmeverlust des Erdinnern. Ein 

damit verknüpfter Prozess ist die Bildung hydrothermaler Fluide aufgrund der Zirkulation von 

Meereswasser durch neu gebildete Kruste. Diese Fluide sind u.a. verantwortlich für die Bildung 

massiver Sulfidlagerstätten und die Entstehung und Versorgung chemosynthetischer Ökosysteme 

am Meeresboden. Allerdings sind die Prozesse, die bei der Kühlung und Kristallisation des 

Magmas ablaufen (und somit die ozeanische Kruste bilden) noch immer wenig verstanden. Z.Zt. 

existieren 2 Modelle für die Bildung ozeanischer Kruste – das “Gabbro Glacier” Modell und das 

“Sheeted Sill” Modell, welche unterschiedliche thermische Entwicklungen der unteren ozeanischen 

Kruste und verschieden große Tiefen der hydrothermalen Zirkulation voraussagen. Ziel 

dieses Projektes ist es, Methoden der Geospeedometrie einsetzten, um Abkühlraten der ozeani-


schen Kruste als Funktion der Tiefe direkt aus Proben vom Ozeanboden zu bestimmen. Dies erlaubt 

zu überprüfen, welches der Modelle mit den Beobachtungen in Einklang zu bringen ist. 

Hierzu ist es nötig, die Spurenelementkonzentration verschiedener Elemente in unterschiedlichen 

Kristallen quantitativ zu bestimmen, um diese Daten dann mit Resultaten kinetischer Diffusionsmodellierungen 

zu vergleichen. 

Mit Hilfe der PIXE sollen Konzentrationsprofile verschiedener Spurenelemente in dem Mineral 

Plagioklas gemessen werden. Damit diese Konzentrationen quantifizierbar sind, ist es nötig, zunächst 

Proben mit bekannter Konzentration derselben Elemente in einer ähnlichen Matrix zu 

messen, welche dann zur Kalibration verwendet werden können. 

Bisher wurden verschiedene Materialen zur Kalibration ausprobiert, wobei ein geeigneter Standard 

gefunden wurde. Es stellte sich heraus, dass die Gesteinsdünnschliffe, die an der PIXE gemessen 

werden sollen, auf einem sehr reinen Quarzglas präpariert werden müssen, da die Eindringtiefe 

des Strahls bei der nötigen Energie (3MeV) größer ist als die Dicke der Proben und 

Kontamination aus dem Objektträgerglas vermieden werden soll. 

Es wurden bereits erste Messungen an so präparierten natürlichen Proben durchgeführt. Diese 

müssen jedoch noch weitergehend ausgewertet werden. 


22.03.2010 / Sumit Chakraborty 

Development of compositionally graded 'corrosion resistant coating' on Inconel 

690 for high temperature applications. 

Pranesh Sengupta, Hans-Werner Becker 1 , Detlef Rogalla 2 , Sumit Chakraborty 

Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Ruhr Universität Bochum, 

1 Fakultät für Physik und Astronomie, Ruhr Universität Bochum, 

2 RUBION, Ruhr Universität Bochum. 

3 months, completed 

Inconel 690 is a Ni based Superalloy that is extensively used in nuclear waste vitrification plants 

as construction material. Fast degradation and premature failure of components made from this 

alloy can make the process expensive and hazardous. Solutions are sought that would enhance 

the life span of alloy based components. In a step toward this goal, we have coated Inconel 690 

with compositionally graded Ni-Yttria-stabilized Zirconia (YSZ) mixed oxide layer (500 – 1000 

nanometer) using Pulsed Laser Deposition. The coated samples were exposed to conditions 

analogous to those of radioactive waste vitrification on a plant scale (1 – 6 hours, 800 – 1200°C 

in the presence of borosilicate melts). The exposed samples were then analyzed using Rutherford 

Backscattering Spectroscopy (RBS) and Scanning Electron Microscopy (SEM).

a 

c 

(a) BSE image showing the 

development of mixed oxide 

layers and cracks at the 

interface between Inconel 

690 and borosilicate melt. 

(b) RBS spectra of Inconel 

690, Inconel 690 + YSZ 

and Inconel 690 coated 

with a graded oxide layer. 

Representative BSE images 

showing (c) good contact 

relationship of the film with 

the Superalloy substrate (no 

pore, gap or crack at the 

interface) and (d) no development 

of any reaction 

product at the coating/melt 

interface. 


Thus, the experimental results show that multi-layer thin films have improved the corrosion resistance 

of the Superalloy substantially. 



Diffusion behavior of network modifiers within CaO-Al2O3-SiO2 glasses as a 

function of amorphous structure. 

Pranesh Sengupta, Sara Fanara, Hans-Werner Becker 1 , Detlef Rogalla 2 , Sumit Chakraborty 

Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Ruhr Universität Bochum, 



6 months, 18 months 

Diffusion studies in amorphous silicate materials not only help us to understand the formation of 

natural (e.g. in volcanoes) and industrial glasses, they also provide insight into the fundamental 

physics of glass transition. We have synthesized 15 different glasses, belonging to ‘strong’ and 

‘fragile’ types, in the system CaO-Al2O3-SiO2 as well as Ba and Sr doped (2-3 at%) analogues 

of each of these glasses. 

b 

d


The required diffusion couples were produced by pulsed laser deposition using an excimer laser. 

Coatings of ca. 200 nm thickness of one composition were deposited on substrates of a different 

composition and these were annealed at different conditions (400 – 900 °C, 30 minutes to 72 

hours). The annealed samples were then studied using Rutherford Back-Scattered Spectroscopy 

(RBS) and diffusion profiles were fitted numerically. 

0.02 

0.015 

0.01 

0.005 

-0.005 

0 

0 100 200 300 400 500 

Blank 

850C30minRBSprofile 

fitting 

Distance (nm, X axis) – 

concentration (at%, Y axis) 

binary plots showing Ba 

distribution profiles across 

an unannealed (blue) and 

an annealed (green points, 

850°C, 30 min) sample. 

The pink line is a fit of a 

diffusion model to the data. 

Sr is found to diffuse faster than Ba and the diffusivity of the network modifiers within fragile 

glasses (ca. 10 -17 m 2 /s at 900°C) are found to be faster by three orders of magnitude compared to 

the diffusivity of the same elements in the strong glasses (ca. 10 -20 m 2 /s at 900°C). More experiments 

on these glasses are being pursued. 



Combining Pulsed Laser Deposition of thin films and NRA measurements to 

study water diffusion in glasses 

Sara Fanara 1 , Hans-Werner Becker 2 , Detlef Rogalla 3 , Sumit Chakraborty 1 

1 Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Ruhr Universität Bochum, 



Project: The research work is a contribution towards SFB 526, Rheologie der Erde project. 

Continuing long term project


Water content is an important parameter that controls various properties of silicate glasses and 

melts. Knowledge of water diffusion rates in glasses is especially needed to better understand 

several processes such as corrosion of glass and degassing of industrial melts and natural magmas. 

Furthermore, developing fast proton conducting glasses is of high interest for various applications 

in the clean energy field such as hydrogen gas sensor and hydrogen fuel cells. 

There have been numerous studies on water diffusion into silicate glasses, but until now most of 

them have been conducted at high temperatures, where water diffusion is accompanied by 

structural changes of the glass. The aim of the present work is to investigate diffusion of water at 

temperature below the glass transition temperature into silicate glasses of different natural compositions 

(e.g. phonolite, trachyte, diopside, anorthite). In the process, we have also developed 

methods for producing and characterizing hydrogen bearing silicate thin films of diverse compositions 

quickly and flexibly. 

Hydrous glasses with water contents ranging from 1 wt% to 5 wt% H2O were synthesized by 

holding oxide /carbonate mixes with water for 24 hours in a piston cylinder apparatus at 1473 K 

under 10 kbar pressure. Diffusion couples were prepared by depositing thin films (150 nm to 300 

nm thickness) of these glasses on water poor glass samples using the method of pulsed laser ablation 

(PLD). Even if this method was used for the production of several chemically complex 

thin films, its use in generating water bearing thin films had not yet been explored. 

Hydrogen depth profile of 

water bearing phonolitic 

thin film deposited by PLD 

(2.9 wt% H2O) on phonolite 

glass containing circa 1 wt% 

H2O 

Nuclear Resonance Analysis (NRA), carried out at the Dynamitron Tandem Accelerator facility 

of the University, was used as primary tool to profile the total amount of hydrogen after experiments. 

With NRA method, the hydrogen depth profile of a sample is obtained by measuring the 

yield of the characteristic γ ray versus the 15 N ion beam energy, which is increased stepwise.


The NRA profiles show that the films are homogeneous with a thickness of around 300 nm and a 

water content of circa 2,9 wt% H2O. These are being currently used to study diffusion behavior 

in these glasses. 



Experimentelle Bestimmung von Diffusionskoeffizienten in Abhängigkeit von 

Temperatur und Anorthitgehalt von Ba, Eu, Mg und Sr in Plagioklasenmischkristallen 

Sascha Borinski, Sumit Chakraborty, Institut für Mineralogie, 

Hans-Werner Becker, Fakultät für Physik und Astronomie 

Projekt: SFB 526: Rheologie der Erde – von der Oberkruste bis in die Subduktionszone 

Seit November 2009 

Der Plagioklasmischkristall gehört zur Gruppe der Feldspate und setzt sich aus den beiden Endgliedern 

Albit (NaAlSi3O8) und Anorthit (CaAl2Si2O8) zusammen. In der Natur ist der 

Plagoklas unter anderem mit Elementen der Alkali- und Erdalkaligruppe, sowie aus der Gruppe 

der Lanthanoide verunreinigt. Dessen Vorkommen stellt für den Plagioklas und damit auch für 

die Gesteine, in denen er enthalten ist, eine Art Fingerabdruck dar, aus dem die Entwicklungsgeschichte 

abgelesen werden kann. Oft kommt es vor, dass sich die Konzentration der verunreinigten 

Elemente am Rand vom Kern des Minerals unterscheidet. Diese sogenannten zonierten 

Konzentrationsprofile können unter anderem durch Diffusionsprozesse entstehen. Um diesen kinetischen 

Prozess zu verstehen, ist es notwendig die Diffusionskoeffizienten dieser Elemente experimentell 

zu bestimmen. 

Dafür werden auf polierten Oberflächen von Plagioklaskristallen in Edelsteinqualität mittels 

PLD (Pulsed Laser Deposition) Schichten im Bereich von 100 nm gedampft, die sich in der Zusammensetzung 

des Substrats bzw. des Kristalls nicht unterscheiden, jedoch angereichert sind, 

jeweils rund 5 Gew.-% mit Ba-, Eu-, Mg-, und Sr-Oxiden. Die angereicherten Dünnschichten 

dienen dabei ausschließlich als Quelle für die zu bestimmenden Diffusionsprozesse im Kristall. 

Um brauchbare Diffusionstiefenprofile in einem angemessenen Zeitrahmen zu erhalten, werden 

die Experimente in Einatmosphärenöfen bei Temperaturen zwischen 750 °C bis nahe des 

Schmelzpunktes (reiner Albit: 1100 °C; reiner Anorthit: 1550 °C), welcher in Abhängigkeit vom 

Anorthitgehalt stetig ansteigt, bei einer Dauer von 1 h bis zu mehreren Wochen durchgeführt. 

Für Elemente, die schwerer als Ca sind, werden Diffusionsprofile mittels RBS-Methode bestimmt. 

Diffusionstiefenprofile vom leichteren Mg werden via SIMS gemessen. 

Das Projekt hat die Vorbereitungsphase bereits abgeschlossen. Erste Experimente wurden durchgeführt 

und erste Resultate liegen vor, welche jedoch unerwartet und überraschend sind, und entsprechend 

interpretiert und analysiert werden müssen.



RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 | 45 |


G. Fakultät für Chemie & Biochemie 

G.1 Lehrstuhl für Anorganische Chemie II 

G.1.1. AG Devi - Chemie Anorganischer Materialien 

Bestimmung der elementaren Zusammensetzung verschiedener Dünnfilme. 

Zu bestimmende Elemente: C, N, O, F, Mg, Al, Si, Cu, Mo, Gd, Dy. 

Tobias Thiede, Anorganische Chemie II, RUB. 

2009, ca. 1 Messtermin alle 2 Monate 

Die zu untersuchenden Proben bestanden aus verschiedenen Funktionsmaterialien, wie Molybdännitrid 

(MoxNy), Gadoliniumnitrid (GdN) und Dysprosiumnitrid (DyN). Die untersuchten 

Materialien haben mögliche Anwendungen in der Mikroelektronik, oder der Spintronik. Schichtsysteme 

aus dünnen Filmen dieser Materialien (50-500nm pro Schicht), die mittels Metallorganischer 

Chemischer Dampfabscheidung auf verschiedenen Substraten aufgebracht wurden, wurden 

mit Hilfe von RBS- und NRA-Messungen untersucht. Hierfür wurde das RBS-Setup so modifiziert, 

dass ebenfalls NRA-Messungen mit Hilfe des RBS-Aufbaus durchgeführt werden konnten. 

Neben der elementaren Zusammensetzung der Proben sollte das Verhältnis von schweren zu 

leichten Atomen in den Proben bestimmt werden. Weiterhin wurden, mit Hilfe von Herrn Dr. 

Becker und Herrn Dr.Rogalla, erste Versuche unternommen mittels RBS ein Sauerstoff Tiefenprofil 

der zu untersuchenden Filme zu erstellen. 

Die Experimente waren erfolgreich, jedoch sind weitere Experimente erforderlich, um eine tieferes 

Verständnis für die elementare Zusammensetzung der untersuchten Schichtsysteme zu entwickeln. 

12.01.2010 / Tobias Thiede 

Bestimmung der elementaren Zusammensetzung verschiedener Dünnfilme 

(hergestellt mittels MOCVD oder ALD). 

Zu bestimmende Elemente: C, N, O, F, Mg, Sc, Y, Gd, Dy, Hf, W. 

Andrian Milanov, Anorganische Chemie II, RUB. 

2009, ca. 1 Messtermin alle 2 Monate

Verwendete Messmethoden: RBS, NRA (d,pγ), PIXE. 


Die zu untersuchenden Dünnschicht-Proben bestanden aus verschiedenen Funktionsmaterialien, 

wie Scandium Oxid (Sc2O3), Yttrium Oxid (Y2O3), Gadolinium Oxid (Gd2O3), Dysprosium Oxid 

(Dy2O3), Hafnium Oxid (HfO2), und Wolfram Oxy-Nitrid (WOxNy). Die untersuchten Materialien 

finden Anwendung in der Mikroelektronik, Sensorik und Photovoltaik. Für weitere Details 

siehe die angegebenen Referenzen. 

Die RBS, NRA und PIXE Versuche wurden von Herrn Dr. H.-W.Becker, Herrn Dr. D.Rogalla 

und Herrn Dr. J.Meijer durchgeführt. 

Die durchgeführten Experimente waren erfolgreich. Die gewonnenen Daten stellen ein wesentlich 

und sehr wichtiges Teil der entstandenen und sich noch in Vorbereitung befindenden Publikationen 

dar. 


1. A.P.Milanov, T.Toader, H.Parala, D.Barreca, A.Gasparotto, C.Bock, H.-W.Becker, D.K.Ngwashi, R.Cross, 

S.Paul, U.Kunze, R.A.Fischer, A.Devi, Chem.Mater 2009, 21, 5443. 

2. A.P.Milanov, T.Thiede, M.Hellwig, H.Parala, C.Bock, H.-W.Becker, D.Ngwashi, R.Cross, S.Paul, U.Kunze, 

R.A.Fischer, A.Devi, ECS Trans, 2009, 25(8), 143. 

3. R.Pothiraja, A.P.Milanov, D.Barreca, A.Gasparotto, H.-W.Becker, M.Winter, R.A.Fischer, A.Devi, 

Chem.Comm. 2009, 1978. 

4. 2 weitere Manuskripte in Vorbereitung. 

22.01.2010 / Andrian Milanov 

Analyse von Dünnschichten abgeschieden von MOCVD und ALD: 

Zusammensetzung und Verhältnis von den einzelnen Elementen. 

Ke Xu, Anorganische Chemie II, RUB. 

2009 

HfO2 abgeschieden mit MOCVD, Zusammensetzung und Verhältnis von den Elementen. 

Gd2O3 abgeschieden mit ALD, Zusammensetzung und Verhältnis von den Elementen. 

Dy2O3 abgeschieden mit ALD, Zusammensetzung und Verhältnis von den Elementen. 

HfO2 abgeschieden mit ALD, Zusammensetzung und Verhältnis von den Elementen. 


Ke Xu, Andrian P.Milanov, Manuela Winter, Davide Barreca, Alberto Gasparotto, Hans-Werner Becker, Anjana 

Devi, European Journal of Inorganic Chemistry 11 (2010) 1679. 

11.01.2010 / Ke Xu


Bestimmung der Zusammensetzung des zu untersuchenden nanostrukturierten 

Materials 

Daniela Bekermann, Anorganische Chemie II, RUB. 

Projekt: SFB 558 

April 2009 

RBS von ZnO Dünnfilmen, die mittels MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 

auf Si oder Quartz abgeschieden wurden. 

Erfolgreiche Analyse der Zusammensetzung der nanostrukturierten ZnO-Materialien. 


A.Devi, D.Bekermann, D.Rogalla, H.-W.Becker, M.Winter, R.A.Fischer, „Volatile Monomeric and Fluorinefree 

Precursors for the Metal Organic Chemical Vapor Deposition of Zinc Oxide“, Eur.J.Inorg.Chem., 9 (2010) 

1366. 

D.Bekermann, D.Barreca, A.Gasparotto, H.W.Becker, R.A.Fischer, A.Devi, „Investigation of niobium nitride 

and oxy-nitride films grown by MOCVD“, Surface & Coatings Technology, 2009, 204, 404-409. 

12.01.2010 / Daniela Bekermann 

Bestimmung der elementaren Zusammensetzung von Dünnfilmen. 

Zu bestimmende Elemente: Gd, N, Si, C, O, Al. 

Michael Krasnopolski, Anorganische Chemie II, RUB. 

September 2009, 1 Messtermin im Rahmen eines Spezialisierungspraktikums 

Mittels Metallorganischer Chemischer Dampfabscheidung (MOCVD) wurden dünne Filme auf 

Silizium-Substraten aufgebracht und mit Hilfe von RBS-Messungen untersucht. Bei den abgeschiedenen 

Dünnfilmen handelte es sich um Gadoliniumnitrid (GdN), welches mit Aluminium 

(Al) überschichtet wurde um es vor Oxidation zu schützen. Die Untersuchungen erfolgten im 

Rahmen eines Spezialisierungspraktikums im Sommersemester 2009. 

Die Experimente waren erfolgreich, auf Grund der Morphologie der Aluminium-Schutzschicht 

jedoch nur schwer zu interpretieren. 

15.01.2010 / Michael Krasnopolski


Messung von Wolframoxid-Dünnschichten, um deren elementare Zusammensetzung 

zu bestimmen. Im Besonderen sollte das Metall/Sauerstoffverhältnis 

untersucht werden. 

Stefan Cwik, Anorganische Chemie II, RUB. 

Oktober 2009 

Mithilfe der MOCVD wurden Wolframoxidschichten auf Substraten abgeschieden. Dabei wurden 

sowohl die Abscheidungstemperaturen, als auch die Substrate (Si(100), Glas) variiert. Die 

hergestellten Proben wurden teilweise unter Sauerstoffatmosphäre nachgeglüht, um das Sauerstoff/Wolfram 

Verhältnis zu verändern. Da der verwendete Precursor Stickstoff und Kohlenstoff 

enthält, waren auch deren prozentuale Vorkommen von Interesse. 

Mithilfe der Messungen konnte die Variabilität des Sauerstoffgehalts in den Schichten bestätigt 

werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sich die Schichtzusammensetzung in Abhängigkeit 

von der Abscheidungstemperatur verändert. 

14.01.2010 / Stefan Cwik


G.2 Lehrstuhl für Biochemie II - Neurobiochemie 

G.2.1. AG Heumann - Molekulare Neurobiochemie 

Vergleich der Änderungen des intrazellulären Calcium-Niveaus während der 

Transfektion mit der Standard-Calciumphosphat-Methode im Gegensatz zu 

Calciumphosphat-DNA-Nanopartikeln. 

Sebastian Neumann 1 , Anna Kovtun 2 , Irmgard D. Dietzel 1 , Matthias Epple 2 , Rolf Heumann 1 

1 Lehrstuhl für Molekulare Neurobiochemie, RUB 

2 Institut für Anorganische Chemie, Universität Duisburg-Essen 

Projekt: (DFG) Biologische Funktionalisierung von Calciumphosphat-Nanopartikeln zur 

Transfektion von Zellen 

seit März 2008 

In beiden Transfektions-Techniken wird das Calcium durch das Isotop 45 Calcium radioaktiv 

markiert und anschließend werden die Zellen transfiziert. Während und nach der Transfektion 

wird die extra- und intrazelluläre Menge an 45 Calcium quantifiziert. In weiteren Experimenten 

wird ohne Verwendung von Isotopen mittels time lapse Mikroskopie mit Hilfe des intrazellulären 

Calciumindikators Fura-2 die Veränderung der intrazellulären Calcium-Niveaus während der 

Transfektion analysiert. 

Die Ergebnisse beider Methoden zeigen deutlich, dass die Transfektion mit Calciumphosphat- 

DNA-Nanopartikeln nur zu sehr geringen Änderungen des intrazellulären Calcium-Niveaus führen, 

ganz im Gegensatz zur Standard-Calciumphosphat-Methode, die zu starken Schwankungen 

des intrazellulären Calciums führt, was die Toxizität der letzteren Methode erklärt. 


Neumann S, Kovtun A, Dietzel ID, Epple M, Heumann R. „The Use Of Size-Defined DNA-Functionalized Calcium 

Phosphate Nanoparticles To Minimise Intracellular Calcium Disturbance During Transfection.“ Biomaterials 

30(35), 6794-6802 (2009). 

Konferenzbeiträge: 

Vortrag: 

• 11 th International and Interdisciplinary Symposium "Biomaterials and Biomechanics: Fundamentals and Clinical 

Applications 2009", 5.-7.03.2009, Essen, Germany, S. Neumann, A. Kovtun, I. D. Dietzel, M. Epple, R. Heumann: 

Size-defined calcium phosphate nanoparticles serve as a superior tool for cellular DNA transfection: Absence 

of intracellular Ca2+ disturbance. 

Poster: 

• 3 rd European Conference on Chemistry for Life Sciences 2. – 5.9.2009, Frankfurt am Main, Germany, S. Neumann, 

A. Kovtun, I. D. Dietzel, M. Epple, R. Heumann: Low intracellular calcium disturbance by transfection 

with calcium phosphate/DNA nanoparticles.


• 60 th Mosbacher Kolloqium of the German Society for Biochemistry and Molecular Biology, 19. – 21.03.2009, 

Mosbach (Baden), Germany, S. Neumann, A. Kovtun, I. D. Dietzel, M. Epple, R. Heumann: Cellular Transfection 

with DNA-Functionalised Calcium Phosphate Nanoparticles Circumvents Disturbance of Intracellular Calcium 

Levels. 

18.12.2009 / Sebastian Neumann 

Praktikum 

Irmgard Dietzel-Meyer, Sivaraj Mohanasundaram und Studenten des Masterstudiengangs Biochemie, 

(Lehrstuhl für Molekulare Neurobiochemie, AG Elektrobiochemie neuraler Zellen) 

Projekt: Is Na + /K + -ATPase up-regulation by thyroid hormone in the central nervous system 

induced by Na + current upregulation? 

wird fortlaufend im Wintersemester durchgeführt 

Dieses auch im Rahmen von Modulpraktika im Masterstudiengang der Biochemie durchgeführte 

Projekt soll die Frage beantworten, ob das Schilddrüsenhormon 3,3´5- Triiodo-L-Thyronin (T3) 

in Cortexkulturen aus dem Gehirn postnataler Ratten die Dichte der Na + /K + -ATPasen in der 

Membran reguliert. Weiter soll geklärt werden, ob die Regulation des T3 direkt auf die Nervenzellen 

erfolgt, oder als Zwischenschritt einen Na + -Einstrom erfordert. 

Neuronen- und Glia- angereicherte Kulturen werden aus den Gehirnen von 1-5 Tage alten postnatalen 

Ratten durch unterschiedliche Kulturverfahren hergestellt. Das Neuronen : Gliazellverhältnis 

wird durch immunzytochemische Untersuchungen mit spezifischen Antikörpern gegen 

ß3-Tubulin (für Nervenzellen), bzw. GFAP (für Astrozyten) sowie weiteren Antikörpern gegen 

Oligodendrozyten und Mikroglia bestimmt. Die Gesamtzellzahl wird über eine DAPI-Färbung 

quantifiziert. Die ATPase-Dichte in der Membran wird über die Bindung von 3 [H]-markierten 

Ouabain normiert auf die Proteinmenge von den lysierten Kulturen (Lowry-Verfahren) bzw. die 

Zellzahl bestimmt. Mögliche Einflüsse von T3 auf die KD-und Bmax-Werte werden mit Hilfe von 

Scatchard-Plots untersucht. 

Unsere bisher gewonnenen Ergebnisse deuten an, dass Faktoren, die die Na + -Stromdichte hochregulieren, 

ebenfalls die Dichte von 3 [H]-Ouabain Bindungsstellen, und damit die Anzahl der 

Na + /K + -Pumpen in der Zellmembran hochregulieren. 


S. Mohanasundaram, D. Turcu & I.D. Dietzel: „Regulation of sodium potassium ATPase subunits by thyroid 

hormone in cortical cultures from neonatal rat brain“, Abstract submitted to IBRO-Meeting, Florence, 2011 

24.05.2011 / Irmgard Dietzel-Meyer


Biochemisches Wahlpraktikum 

Patrick Happel, RUBION 

Projekt: Bestimmung der durch Depolarisation und Membrandehnung induzierten Ca 2+ - 

Einstroms in neurale Zellen 

Im Rahmen des biochemischen Wahlpraktikums wird ein Versuch angeboten, in dem grundlegende 

Kenntnisse der Bestimmung der Änderung der intrazellulären Calciumaktivität mithilfe 

fluoreszenzmikroskopischer Methoden vermittelt werden. Der Versuch erklärt, wie die physikalischen 

Eigenschaften einer Zelle (Volumen, elektrisches Potential) durch ihre Umgebung (osmotischer 

Druck, extrazelluläre Ionenaktivitäten) beeinflusst werden und wie Änderungen der 

Umgebung durch eine Veränderung der intrazellulären Calciumaktivität in biochemische Signale 

umgewandelt werden. Die Versuchsdauer umfasst zwei Tage. 

Der Versuch beinhaltet neben der obligatorischen Sicherheitsunterweisung für das Isotopenlabor 

folgende Themen: 

� Ruhemembranpotential, Nernst-Potential, Goldmann-Gleichung, spannungssensitive Ionenkanäle 

� osmotischer Druck, Aquaporine, mechanosensitive Ionenkanäle 

� Die Rolle von Ca 2+ in der Zelle 

� Fluoreszenz, quantitative Auswertung der Fluoreszenzintensität mikroskopischer Aufnahmen 

� time-lapse Mikroskopie, Calcium-Imaging 

Es werden von den Versuchsteilnehmern unterschiedliche Lösungen angesetzt, die in Ionenkonzentration 

oder Ionenstärke so variieren, dass sie, wenn sich Zellen in dieser Lösung befinden, 

im Vergleich zur Kontroll-Umgebung eine Änderung entweder des elektrischen Potentials oder 

des osmotischen Drucks induzieren. Des Weiteren werden C6-Zellen der Ratte mit Hilfe eines 

calciumsensitiven Fluoreszenzfarbstoffes gefärbt. Die Fluoreszenzintensität dieser Zellen wird 

dann unter dem Fluoreszenzmikroskop beobachtet. Während der Beobachtung wird jeweils eine 

der vorher angesetzten Lösungen über ein einfaches Perfusionssystem appliziert, so dass die 

Auswirkungen der Lösung auf die Fluoreszenzintensität und damit auf den Ca 2+ -Einstrom untersucht 

werden können. 

Die Ergebnisse des Versuchs werden entweder als Protokoll oder als (englisch-sprachiges) Poster 

zusammen gefasst. Als Beispiel ist in der Abbildung eine Auswertung des Einflusses 75 mM 

K-Lösung (bei ansonsten physiologischer Ionenverteilung) auf die intrazelluläre Calciumkonzentration 

gezeigt. Die obere Reihe zeigt drei Aufnahmen der intrazellulären Ca 2+ -Aktivität zu 

den Zeitpunkten 2 s, 46 s und 96 s (entsprechend minimaler, maximaler Intensität sowie dem 

Beginn des steady-state-Bereichs). Die im Bild zum Zeitpunkt 2 s mit einem Pfeil markierte 

Zelle wurde untersucht. Der linke Teil der unteren Reihe zeigt, normiert und translatiert, den 

zeitlichen Verlauf der Fluoreszenzintensität bei Applikation einer 75 mM K-Lösung. Nach einer


Minute erreicht die Fluoreszenzintensität und damit die intrazelluläre Calciumaktivität ein Maximum, 

das im weiteren Verlauf auf ein nahezu konstantes Niveau abfällt. 

Der rechte Teil der Abbildung zeigt die Intensitätsmaxima bei verschiedenen extrazellulären K- 

Aktivitäten. Ab 30 mM ist ein Anstieg der Fluoreszenzintensität zu beobachten, der auf einem 

Öffnen spannungssensitiver Calciumkanäle beruht. 

2 s 46 s 96 s 

Abbildung: Einfluss der extrazellulären K + -Aktivität auf die intrazelluläre Ca 2+ -Aktivität von 

C6-Zellen der Ratte. Beschreibung siehe Text. (Original von S. Quinting und T. Fritzsch, leicht 

modifiziert) 

05.05.2011 / Patrick Happel


Durch Volumenzunahme induzierter Calciumeinfluss in Oligodendrozyten- 

Vorläuferzellen 

Meray Serdar, Irmgard D. Dietzel-Meyer, (AG Elektrobiochemie Neuraler Zellen, Lehrstuhl für 

Molekulare Neurobiochemie, Fakultät für Chemie und Biochemie, RUB) 

Patrick Happel, (RUBION) 

Projekt: Analyse der Rolle von Ionen- und Wasserflüssen während der Migration von Oligodendrozyten-Vorläuferzellen 

Die aktive Bewegung einzelner Zellen spielt sowohl eine wichtige Rolle in der Entwicklung 

eines Organismus als auch bei pathogenen Prozessen wie der Bildung von Tumor-Metastasen. 

Der Mechanismus der aktiven Bewegung einzelner Zellen ist nicht abschließend geklärt. Es wird 

vermutet, dass eine lokale Zunahme des Zellvolumens einen Teil des Mechanismus der Migration 

von Zellen darstellt, der daraufhin durch eine Öffnung mechanosensitiver Calciumkanäle 

einen Calciumeinstrom in die Zelle auslöst, der wiederum weitere Mechanismen auslöst, die die 

Abbildung a, b: Repräsentative Bilder während normaler und erniedrigter extrazellulärer Osmolarität. 

c: Zeitlicher Verlauf der Fluoreszinzintensität; d: Mittlere Fluoreszenzintensität während 

des Zeitintervalls von 1000s bis 1200s von dreißig unterschiedlichen Zellen.


Migration steuern [1,2]. Sollte dieser postulierte Mechanismus in Oligodendrozyten- 

Vorläuferzellen (Oligodendrocyte progenitor cells, OPCs) die Zellmigration steuern, ist zu erwarten, 

dass bei einer induzierten Vergrößerung des Zellvolumens durch niederosmolare, extrazelluläre 

Lösung, ein Calciumeinstrom in die Zelle auftritt. 

Um dies zu untersuchen, wurden OPCs mit einem calciumsensitiven Farbstoff (Fluo 8H), dessen 

Fluoreszenz abhängig von der intrazellulären Calciumkonzentration ist, beladen und im Anschluss 

daran die interne Calciumkonzentration fluoreszenzmikroskopisch untersucht. Während 

der Untersuchung wurde durch Umspülen der Zellen mit niederosmolarer Lösung eine Volumenzunahme 

induziert. Abbildung a,b zeigt jeweils ein repräsentatives Bild der Fluorszenzsignale 

von OPCs in einer Badlösung mit einer Osmalarität von 300 mOsm und nach Absenkung 

auf 200 mOsm durch Absenkung der NaCl-Konzentration. Der Zeitverlauf der Fluoreszenzintensität 

im Verhältnis zur Ausgangsintensität ist in Abbildung c aufgetragen. Während des grau 

markierten Zeitraums wurde die niederosmolare Lösung appliziert. Wie Abb. d zeigt, führt eine 

50% ige Reduktion der Osmolarität nach einer Perfusion von 20 Minuten im Mittel zu einer Erhöhung 

der Fluorsuzentintensität um 10%. Diese Ergebnisse betätigen die Hypothese, dass eine 

Zellschwellung einen Anstieg der intrazellulären Ca 2+ -Aktivität induziert. 

[1] Schwab A, Nechyporuk-Zloy V, Fabian A, Stock C: Cells move when ions and water. Pflugers Arch. 453, 2007 

[2] Papadopoulos MC, Saadoun S, Verkman AS: Aquaporins and cell migration. Pflugers Arch. 456, 2008 

05.05.2011 / Patrick Happel 

Praktikum 

Rolf Heumann, Peter Wolff (Lehrstuhl für Biochemie II) 

Januar 2009, wird fortlaufend durchgeführt 

Dieser Praktikumsversuch beschreibt die Isolierung von Proteinen aus E. Coli Zellen. Bestimmte 

Proteine zeigen intermolekulare Wechselwirkungen mit Nukleotiden, z.B. GDP. Markiert man 

dieses radioaktiv, z.B. mit 3 H, so kann die Methode als Sonde verwendet werden. 

Ein Protein wird in E. Coli Zellen überexpremiert und mit angepassten Methoden zur Zellzertrümmerung 

(Lyse) in Lösung gebracht. Unter anderem mit chromatografischen Verfahren wird 

das interessierende Protein gereinigt und konzentriert. Mittels physikalischer und chemischer 

Methoden wird dieses Protein charakterisiert, sehr gezielt durch Interaktion mit radioaktiv markierten 

Substanzen. 

Ist ein Protein physikalisch und chemisch charakterisiert, kann man durch sinnvolles Anpassen 

von Lyse, Konzentrierungsmethoden, chromatografischen Methoden und analytischen Nachweismethoden, 

die Isolierung von Proteinen optimieren und Ausbeute bzw. Reinheit maximieren. 

19.03.2010 / Peter Wolff


G.4 Lehrstuhl für Physikalische Chemie I 

G.4.1. AG Wöll – Oberflächenchemie 

Bestimmung der oberflächennahen Wasserstoffkonzentration in ZnO- 

Einkristallen 

Hans-Werner Becker (Fakultät für Physik und Astronomie, RUB) 

Detlef Rogalla (RUBION) 

Franziska Traeger (Physikalische Chemie I, RUB) 

Christof Wöll (KIT, Karlsruhe) 

Projekt: SFB 558: Metall-Substrat-Wechselwirkungen in der heterogenen Katalyse 

April bis Dezember 2009, (8 Tage) 

Am RUBION kann die Wasserstofftiefenprofilierung anhand der 1 H( 15 N,αγ) 12 C-Reaktion nach 

umfangreichen Modifikationen nun im Ultrahochvakuum durchgeführt werden. Darüber hinaus 

können die Proben in situ durch Sputtern mit He + -Ionen und Tempern gereinigt und mit atomaren 

Wasserstoff oder verschiedenen Gasen beladen werden. Damit ist es nun möglich, sowohl 

den Wasserstoffgehalt im Volumen mit höherer Empfindlichkeit zu bestimmen, als auch unter 

definierten Bedingungen eingebrachten Wasserstoff auf und direkt unter der Oberfläche quantitativ 

nachzuweisen. Besonders interessant ist bei ZnO-Einkristallen der Abfall der Wasserstoffkonzentration 

ins Volumen hinein, da der oberflächennahe Bereich für die katalytische Aktivität 

und die elektrische Leitfähigkeit der Probe eine große Rolle spielt. Die Dosierung von atomarem 

Wasserstoff erlaubt, dessen Diffusion in den Kristall zu verfolgen. 

H- Konzentationsprofil eines 

ZnO(10-10) Kristalls, 

der mit einer Monolage H2O 

(schwarze Kurve) und einer 

Monolage H (blaue Kurve) 

belegt ist. 

Die Messung bestätigt die 

vom Strukturmodell vorhergesagte 

halbe Dichte bei Belegung 

mit H im Vergleich zu 

H2O.


Der Wasserstoffgehalt im Volumen verschieden orientierter ZnO-Kristalle von unterschiedlichen 

Herstellern liegt zwischen 0,01 und 0,04 at%, in der Literatur werden dagegen auch deutlich höhere 

Werte angegeben. In 10 nm Tiefe findet man Konzentrationen zwischen 0,04 und 0,15 at.%. 

Nach Eindiffusion von Wasserstoff wird in dieser Tiefe ein Anstieg um einen Faktor 10 beobachtet. 

Diese Ergebnisse fließen direkt in die Interpretation der Wechselwirkung von ZnO- 

Oberflächen mit deprotonierbaren Molekülen und der Stabilisierung von ZnO-Oberflächen durch 

Wasserstoffbelegung ein. 

Publikation: 

F. Traeger et al., Phys. Rev. B 84, (2011) 075462 

27.01.2010 / F. Traeger


H. Fakultät für Biologie & Biotechnologie: 

H.1 Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie: 

H.1.1. AG Weiler: Pflanzenphysiologie 

Praktikum 

Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, RUB 

07.12.2009: Heike Holländer-Czytko plus 6 Studenten des 5. bzw. 7. Semesters 

06.12.2010: Heike Holländer-Czytko, Kai Best (Doktorand) plus 12 Studenten des 5. Semesters 

(Bachelor) bzw. des 7. oder 9. Semesters (Masterphase) 

Einführung der Studenten in die Grundlagen des Arbeitens mit Radioaktivität und theoretischer 

Hintergrund 

theoretische Grundlagen, Kontamination, Detektion, Abschirmung, Geiger-Zähler 

Arbeiten mit dem Szintillationszähler: 

Aufnehmen von Energiespektren verschiedener Isotope am Szintillationszähler; Arbeiten mit 

chemischen und Farbquenchern; Bestimmen der absoluten Zerfallsrate durch internes und externes 

Standardisieren; Statistik. 

erfolgreiche Durchführung, Protokoll, Inhalt wird teilweise in Klausur abgefragt 

04.01.2010 / 21.01.2011 / Heike Holländer-Czytko

H.2 Lehrstuhl für Tierphysiologie: 

H.2.1. AG Lübbert - Tierphysiologie 

Praktikum 


Frank Paris, Ingo Bäcker, Werner Müller, Katrin Schuster, Sonja Mendritzki, Daniel Segelke und 

insgesamt 42 Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Praktika „Tierphysiologie“ und „Gen, Zelle, 

Organismus“, Lehrstuhl für Tierphysiologie, RUB 

2009 und 2010 

Radioaktiver Östrogenrezeptor Bindungs-Assay als Praktikumsversuch im G-Block/A-Modul: 

„Tierphysiologie“ und „Gen, Zelle, Organismus“ 

Aus Gewebe wird eine Cytosolfraktion (Ultrazentrifugation) gewonnen. In Mehrfachbestimmung 

wird das Cytosol in Eppendorfcups mit 3H-Östradiol (spezifische Aktivität ca. 3-4 TBq/mmol) inkubiert. 

Die Gesamtaktivität pro Versuch liegt bei ca. 0,6 MBq. Nach Inkubation bei 4°C (Kühlraum, 

Schüttler) wird eine Aktivkohlesuspension hinzu gegeben, geschüttelt (Mixer) und anschließend abzentrifugiert 

(Tischzentrifuge). Aus dem Überstand wird ein Aliquot in ein Gefäß mit Szintillationsflüssigkeit 

pipettiert und gemessen (ß-Counter). 

Die Versuche konnten mit guten Ergebnissen durchgeführt und ausgewertet werden. Es wurden verschiedene 

Aspekte des sicheren Umgangs mit radioaktiven Isotopen vermittelt. Führungen durch die 

technischen Anlagen des RUBION ergänzen das Verständnis der technischen Voraussetzungen beim 

Umgang mit radioaktiven Isotopen. Die Unterstützung der Arbeiten durch das Team des RUBION 

war exzellent. 

18.02.11 / Frank Paris 

Bestimmung des Transkriptionslevels eines Zielgens in verschiedenen Gewebe 

nach Behandlung (Hypoxie) oder in einem trangenen Tiermodell. 

Kathrin Hemmer, Pascal Malkemper, Christiane Schulte, Lehrstuhl für Tierphysiologie, RUB 

2010 

Projekt: Established a new mouse model for migraine induces by hypoxia 

Aus dem zu untersuchenden Gewebe (Dura mater, Lunge, Cortex oder Mesencephalon) wurde 

zunächst RNA gewonnen und diese mittels RT-PCR in cDNA umgeschrieben. Zur Quantifizierung 

des Transkriptionslevels wurde eine semiquantitative RT-PCR durchgeführt. Pro An-


satz wurde 0,2 µl [α-33P]-dCTP (entspricht 0,074 MBq = 2 µCi) zugegeben. Pro Probe wurden 

je sieben Ansätze mit aufsteigenden Primerkonzentrationen verwendet, so dass eine Gesamtaktivität 

von 0,518 MBq pro Probe eingesetzt wurde. Nach erfolgter PCR wurden die Produkte 

mittels Agarosegelelektrophorese aufgetrennt und anschließend das Agarosegel über Nacht mittels 

Geltrockner getrocknet. Nach der Geltrocknung erfolgte eine Exposition des Gels auf eine 

Imager-Platte, die anschließend mit dem Programm Aida Image 4.03 densiometrisch ausgewertet 

werden konnte. 

Nach einigen methodischen Schwierigkeiten konnte die semiquantitative RT-PCR etabliert werden, 

so dass auswertbare Ergebnisse vorhanden waren. 


17.03.2011 / Ingo Bäcker 

H.3 Lehrstuhl für Biophysik: 

H.3.1. AG Lübben – Biophysik 

Optimierung der Expressionsbedingungen des β2-adrenergen Rezeptors 

Mathias Lübben, Grit Schröter, Iris Bourdos, Yvonne Fretter, 

Lehrstuhl für Biophysik, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, RUB 

Projekt: Struktur- und Funktionsbeziehung des β-adrenergen Rezeptors 

Für die Optimierung der Expressionsbedingungen des β2adrenergen 

Rezeptors ist es von entscheidender Bedeutung, 

die Ausbeuten an funktionell aktivem Protein vom Schritt der 

Zellanzucht bis zur Proteinisolation (mittels Affinitätschromatographie) 

zu verfolgen. Dies wird ermöglicht durch 

den Einsatz eines radioaktiv ( 3 H) markierten Liganden. 

In den Experimenten werden zunächst die den Rezeptor enthaltenden 

Proben (z.B. Zellsuspensionen / Membranfraktionen 

/ gereinigte Proteine) zusammen mit dem Radioliganden Abb.: Aufbau für Filterbindungsassay 

bei 37°C inkubiert. Anschließend erfolgen die Trennung von 

frei-vorliegendem und Rezeptor-gebundenem Radioliganden (vgl. Versuchsaufbau) sowie die 

Messung im Tritium-Kanal des Szintillationszählers. 

Vorteile des Radioligandenbindungstests: Auf Zellebene kann der Einfluss von Variationen der 

Anzuchtbedingungen auf die heterologe Überexpression des Proteins durch Bestimmung der Rezeptoranzahl 

pro Zelle direkt überprüft werden. Ebenso können alle weiteren Schritte der Proteinreinigung 

ohne aufwändige Analyseverfahren verfolgt werden. 

16.12.2009 / Mathias Lübben

I. Medizinische Fakultät 

I.1 Institut für Pharmakologie und Toxikologie 

I.1.2. AG Reusch - Abt. für Klinische Pharmakologie 


Etablierung einer klinisch relevanten Positivkontrolle zur Wachstumshemmung 

und Apoptoseinduktion in humanen Prostatakarzinom-Zelllinien 

Hanna Kempkes, Jan-Paul Flacke, Yury Ladilov, 

Abteilung für Klinische Pharmakologie, Medizinische Fakultät, RUB 

Juni 2009 – voraussichtlich Ende 2010 

Die in Petrischalen kultivierten humanen Prostatakarzinom-Zelllinien „LNCaP“ und „PC3“ wurden 

in den Räumen von RUBION mit γ-Strahlung in standardisierter Strahlendosis von 10 Gy 

bestrahlt. Anschließend erfolgte die zeitabhängige Analyse der Proliferationsrate im Sinne der in 

der Petri-Schale vorhandenen Zellzahl (Abb.1). 

Abb.1: 

Wachstumskurven der Zelllinien LNCaP und 

PC3. 

Die Analyse der Wirkung unterschiedlicher Strahlendosen erfolgte im klinisch relevanten 

Maßstab zwischen 5- und 15 Gy. Die Proliferationsrate ist in Abb.2 dargestellt. 

Zur Analyse der Ursache der Wachstumshemmung wurde anschließend das strahlungsassoziierte 

Apoptoseverhalten der beiden Zelllinien anhand der Größe der apoptosebegleitenden „subG population“ 

durchflusszytometrisch analysiert (Abb.3). 

Als weiterer Apoptoseparameter wurde die Spaltung der relevanten Downstream-Caspase-3 

mittels Western Blot untersucht (Abb.4). Hierbei zeigte sich eine ausgeprägte und Strahlendosisabhängige 

Caspase-3-Spaltung mit maximaler Ausprägung bei 10 Gy (LNCaP) bzw. 15 Gy 

(PC3).


Abb.3: 

Die in einer Petrischale ermittelte 

apoptotische „subG1“-Zellpopulation 

(in %) ist 48 Stunden nach Bestrahlung 

signifikant vergrößert gegenüber unter 

Kontrollbedingungen kultivierten Zellen. 

Auch hier zeigt sich ein von der 

Strahlendosis abhängiges Verhalten mit 

maximalem Effekt bei 10 Gy. 

Abb.2: 

Die in einer Petrischale ermittelte 

Zellzahl ist 48 Stunden nach Bestrahlung 

in beiden verwendeten 

Zelllinien signifikant verringert gegenüber 

unter Kontrollbedingungen 

kultivierten Zellen. Die Abnahme der 

Zellzahl zeigt eine Abhängigkeit von 

der verwendeten Strahlendosis und 

einen annähernd maximale Ausprägung 

ab 10 Gy. 

Abb.4: Western-Blot-Analyse der strahlungsinduzierten Caspase-3-Spaltung in den Zelllinien 

LNCaP und PC3. 

Durch die erzielten Ergebnisse konnten wir eine klinisch relevante Positivkontrolle zur 

Wachstumshemmung und Apoptoseinduktion in den humanen Prostatakarzinom-Zelllinien 

„LNCaP“ und „PC3“ etablieren. Auf Basis dieser Experimente können wir die in unserem Labor 

im Rahmen der laufenden Projekte erzielten Ergebnisse zur Untersuchung des Apoptoseverhaltens 

von Tumorzellen sinnvoll auf Plausibilität und Reliabilität untersuchen. 

25.01.2010 / J.P.Flacke

RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 | 63 |


K. Auswärtige Gäste 

K.1 Institut für Materialphysik – Uni. Münster: 

Interstitial-Mediated Diffusion in Germanium under Proton Irradiation 

H. Bracht, S. Schneider, Institute of Materials Physics, University of Münster, 

Jan N. Klug, RUBION, 

C.Y. Liao, E. E. Haller, MS&E Department, University of California at Berkeley, & Lawrence 

Berkeley National Laboratory, 

J. Lungsgaard Hansen, A. Nylandsted Larsen, Department of Physics and Astronomy, Aarhus 

University, 

D. Bougeard, Walter Schottky Institute, Technical University of Munich, 

M. Posselt, C. Wündisch, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics 

and Materials Research, 

Abstract: Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 255501 

We report experiments on the impact of 2.5 MeV proton irradiation on self-diffusion and dopant 

diffusion in germanium (Ge). Self-diffusion under irradiation reveals an unusual depth independent 

broadening of the Ge isotope multilayer structure. This behavior and the observed enhanced 

diffusion of B and retarded diffusion of P demonstrates that an interstitial-mediated diffusion 

process dominates in Ge under irradiation. This fundamental finding opens up unique 

ways to suppress vacancy-mediated diffusion in Ge and to solve the donor deactivation problem 

that hinders the fabrication of Ge-based nanoelectronic devices. 

K.2 Institut für Quanteninformationsverarbeitung – Uni. Ulm: 

Deterministic Ultracold Ion Source targeting the Heisenberg Limit 

W. Schnitzler, N. M. Linke, R. Fickler, F. Schmidt-Kaler, K. Singer, 

Institut für Quanteninformationsverarbeitung, Universität Ulm, 

J. Meijer, RUBION 

Abstract: (Phys.Rev.Lett. 102 (2009) 070501) 

The major challenges to fabricate quantum processors and future nano solid state devices are 

material modification techniques with nanometre resolution and suppression of statistical fluctuations 

of dopants or qubit carriers. Based on a segmented ion trap with mK laser cooled ions 

we have realized a deterministic single ion source which could operate with a huge range of 

sympathetically cooled ion species, isotopes or ionic molecules. We have deterministically extracted 

a predetermined number of ions on demand and have measured a longitudinal velocity 

uncertainty of 6.3 m/s and a spatial beam divergence of 600 µrad. We show in numerical simu-


lations that if the ions are cooled to the motional ground state (Heisenberg limit) nanometre spatial 

resolution can be achieved. 

K.3 Institut für Physik – Uni. Stuttgart: 

Dynamic Polarization of Single Nuclear Spins by Optical Pumping of Nitrogen-Vacancy 

Color Centers in Diamond at Room Temperature 

V. Jacques, Ph. Neumann, J. Beck, F. Kaiser, G. Balasubramanian, F. Jelezko, J. Wrachtrup, 

3. Institut für Physik, Universität Stuttgart, 

M.L. Markham, D.J. Twitchen, 

Element Six Ltd., King’s Ride Park, Ascot, Berkshire SL5 8BP, United Kingdom 

J. Meijer, RUBION 

Abstract: Phys.Rev.Lett. 102 (2009) 057403 

We report a versatile method to polarize single nuclear spins in diamond, based on optical 

pumping of a single nitrogen-vacancy (NV) defect and mediated by a level anticrossing in its excited 

state. A nuclearspin polarization higher than 98% is achieved at room temperature for the 

15N nuclear spin associated with the NV center, corresponding to µK effective nuclear-spin 

temperature. We then show simultaneous initialization of two nuclear spins in the vicinity of a 

NV defect. Such robust control of nuclear-spin states is a key ingredient for further scaling up of 

nuclear-spin based quantum registers in diamond. 

Engineering single photon emitters by ion implantation in diamond 

B. Naydenov, R. Kolesov, A. Batalov, F. Jelezko, J. Wrachtrup, 

3. Institut für Physik, Universität Stuttgart, 

J. Meijer, S. Pezzagna, D. Rogalla, RUBION 

Abstract: Appl.Phys.Lett. 95 (2009) 181109 

Diamond provides unique technological platform for quantum technologies including quantum 

computing and communication. Controlled fabrication of optically active defects is a key element 

for such quantum toolkit. Here we report the production of single color centers emitting in 

the blue spectral region by high energy implantation of carbon ions. We demonstrate that single 

implanted defects show sub-poissonian statistics of the emitted photons and can be explored as 

single photon source in quantum cryptography. Strong zero phonon line at 470.5 nm allows unambiguous 

identification of this defect as interstitial-related TR12 color center.


K.4 Institut für Physik – Uni. Göttingen: 

KW 8: Wildanger , 14, 23 

K.5 Institut für Physik – Uni. Duisburg-Essen: 

Bestimmung des Wasserstoffgehalts dünner Schichten 

Volker Buck, FB Physik, Universität Duisburg-Essen 

Projekt: Dissertation A. Poukhovoi zur spektroskopischen Analyse von DLC-Schichten 

Januar 2009 bis Dezember 2009 

Dünne Schichten aus unterschiedlichen Materialien werden mittels verschiedener plasmagestützter 

Verfahren (PVD & CVD) erzeugt. Ihre Eigenschaften können signifikant vom Wasserstoffgehalt 

abhängen. Eine quantitative Analyse des Wasserstoffgehalts dieser Schichten ist also 

notwendig. 

Bei den hier untersuchten Proben handelt es sich um Kohlenstoff-Schichten (Diamant und Diamond 

Like Carbon „DLC“). Hier führen C-H-Schwingungen zu charakteristischen Absorptionslinien 

im Infraroten. die zu einer routinemäßigen Bestimmung des Wasserstoffgehalts genutzt 

werden können - allerdings ist eine Absolutkalibrierung notwendig. Diese wurde mittels Kernreaktionsanalyse 

(NRA) an ausgewählten Proben durchgeführt. 

Die Kalibrierung der Bestimmung des Wasserstoffgehalts von DLC-Schichten aus FT-IR- 

Spektren wurde erfolgreich durchgeführt. 

24.02.2010 / Volker Buck 

K.6 Institut für Dünnschicht Technologie – Uni. Duisburg-Essen: 

Bestimmung des Sauerstoff-Gehalts in dünnen oxidischen Proben: nominell 

TiO(2), Cr(2)MnO(4), La(0.9)Sr(1.1)Ni(1)O(4) 

Dieter Mergel, AG Dünnschicht-Technologie, FB Physik, Universität Duisburg-Essen, 

13.03.2009; 18.09.2009; 26.11.2009


Es wurden RBS-Messungen und Analysen mit resonanter Streuung an den oben genannten 

Schichten durchgeführt. Die Resonanz des Sauerstoffs bei 3.04 MeV wurde untersucht. Die 

Messapparatur wurde zunächst mit Einkristallen von Rutil und SrTiO(3) geeicht, bei denen der 

Sauerstoffgehalt feststand. 

Die wichtigsten Ergebnisse: 

Es gibt einen Sauerstoffgradienten in TiO(2)-Schichten, die mit reaktivem Magnetronsputtern 

bei 300°C unter verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken hergestellt wurden. 

Man findet einen Sauerstoffüberschuss in In(2)O(3):Sn-Schichten, die mit Rf-Diodensputtern 

hergestellt wurden. 

Der Sauerstoffgehalt in nominal Cr(2)MnO(4)-Schichten hängt stark von der Präparationstemperatur 

(350°C bis 650°C) ab. 

Mit einigem analytischen Aufwand wurden Spektren oxidischer Schichten gemessen und nahezu 

perfekt simuliert, so dass die Angaben der Zusammensetzung mit relativen Fehlern von 1 bis 4% 

verlässlich möglich war. 

25.02.2010 / Dieter Mergel 

K.7 Technische Physik – Uni. des Saarlandes: 

Single-photon emission from Ni-related color centers in CVD diamond 

David Steinmetz, Elke Neu, Christian Hepp, Roland Albrecht, Christoph Becher, Universität des 

Saarlandes, Fachrichtung 7.3 (Technische Physik), 

Wolfgang Bolse, Universität Stuttgart, Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen, 


Abstract: Proc. SPIE 7727 (2010) 77270P 

Color centers in diamond are very promising candidates among the possible realizations for 

practical singlephoton sources because of their long-time stable emission at room temperature. 

The popular nitrogen-vacancy center shows single-photon emission, but within a large, phononbroadened 

spectrum (≈ 100 nm), which strongly limits its applicability for quantum communication. 

By contrast, Ni-related centers exhibit narrow emission lines at room temperature. We present 

investigations on single color centers consisting of Ni and Si created by ion implantation into 

single crystalline IIa diamond. We use systematic variations of ion doses between 10 8 cm -2 and 

10 14 cm -2 and energies between 30 keV and 1.8 MeV. The Ni-related centers show emission in 

the near infrared spectral range (≈ 770 nm to 787 nm) with a small line-width (≈ 3 nm FWHM). 

A measurement of the intensity correlation function proves single-photon emission. Saturation 

measurements yield a rather high saturation count rate of 77.9 kcounts/s. Polarization dependent 

measurements indicate the presence of two orthogonal dipoles.


K.8 Institut für Kernphysik – Uni. Köln: 

Determination of 141 Pr(α,n) 144 Pm cross sections at energies of relevance for 

the astrophysical p process using the γ-γ coincidence method 

A. Sauerwein, H. Dombrowski, M. Elvers, J. Endres, U. Giesen, J. Hasper, A. Hennig, L. Netterdon, 

T. Rauscher, K. O. Zell, and A. Zilges, Institut für Kernphysik, Universität zu Köln, 

H.-W. Becker, D. Rogalla, RUBION 

Abstract: Phys. Rev. C84 (2011) 045808. 

The reaction 141 Pr(α,n) 144 Pm was investigated between Eα= 11 MeV and 15 MeV with the activation 

method using for the first time the γγ coincidence method with a segmented clover-type 

HPGe detector. Measurements with four other HPGe detectors were additionally made. The 

comparison proves that the γγ coincidence method is an excellent tool to investigate cross sections 

down to the micro barn range. The (α,n) reaction at low energy is especially suited to test 

α+nucleus optical-model potentials for the application in the astrophysical p process. The experimentally 

determined cross sections were compared to Hauser-Feshbach statistical model calculations 

using different optical potentials and generally an unsatisfactory reproduction of the 

data was found. A local potential was constructed to improve the description of the data. The 

consequences of applying the same potential to calculate astrophysical (γ,α) rates for 145 Pm and 

148 Gd were explored. In summary, the data and further results underline the problems in global 

predictions of α+nucleus optical potentials at astrophysically relevant energies. 

K.9 Institute of Nuclear Physics, NCSR „Demokritos“, Athens, Greece: 

Systematics of Alpha-Capture Reactions and Alpha-Optical Potentials for the 

p Process 

P. Demetriou, A. Lagoyannis, T. Konstantinopoulos, M. Axiotis, S. Harissopulos, G. Fanourakis, 

V. Foteinou, Tandem Accelerator Laboratory, Institute of Nuclear Physics, NCSR “Demokritos,” 

Athens, Greece, 

A. Zilges, A. Sauerwein, A. Hennig, L. Netterdon, Institut für Kernphysik, Universität zu Köln, 

D. Rogalla, H.-W. Becker, RUBION 

Systematic cross section measurements of alpha-capture reactions at sub-Coulomb energies relevant 

to the p process were performed in the Ge-Sn region. The experiments were carried out at 

the summing crystal set up at the Dynamitron-Tandem Accelerator. At the same time a recent 

global α-nucleus optical model potential (OMP) based on the double-folding method was updated 

using all existing data on alpha elastic scattering and alpha-induced reactions. The data are 

under analysis.

K.10 Cement-Collaboration: 


Heavy ion beam measurement of the hydration of cementitious materials 

R.A. Livingston, Materials Science & Engineering Department, University of Maryland, USA, 

J.S. Schweitzer, T. Spillane, J. Zickefoose, University of Connecticut, Storrs, USA, 

C. Rolfs, H.-W. Becker, Ruhr-Universität Bochum, 

S. Kubsky, Synchrotron SOLEIL, Saint-Aubin, France, 

M. Castellote, P.G. de Viedma, Institute of Construction Science “Eduardo Torroja” (CSIC), 

Madrid, Spain, 

J. Cheung, W.R. Grace, Cambridge, MA, USA 

Abstract: Appl. Rad. & Isotopes 68 (2010) 683. 

The setting and development of strength of Portland cement concrete depends upon the reaction 

of water with various phases in the Portland cement. Nuclear resonance reaction analysis 

(NRRA) involving the 1 H( 15 N,αγ) 12 C reaction has been applied to measure the hydrogen depth 

profile in the few 100 nm thick surface layer that controls the early stage of the reaction. Specific 

topics that have been investigated include the reactivity of individual cementitious phases and 

the effects of accelerators and retarders. 

K.11 Instituto Tecnológico e Nuclear, Portugal: 

Free electron properties and hydrogen in InN grown by MOVPE 

V. Darakchieva, M.-Y. Xie, Instituto Tecnológico e Nuclear, Sacavém, Portugal & Department 

of Physics, Chemistry, and Biology, Linköping University, Sweden, 

D. Rogalla, H.-W. Becker, RUBION, 

K. Lorenz, E. Alves, Instituto Tecnológico e Nuclear, Sacavém, Portugal, 

S. Ruffenach, M. Moret, O. Briot, Groupe d’Etude des Semiconducteurs, Université Montpellier 

II, France 

Abstract: Phys. Stat. Sol. A208 (5), (2011) 1179 

In this work we present a comprehensive study on the hydrogen impurities, free electron, and 

structural properties of MOVPE InN films with state-of-the-art quality. We find a correlation 

between the decrease of free electron concentration and the reduction of bulk hydrogen in the 

films upon thermal annealing, while no changes in the dislocation densities and strain are observed. 

Our results suggest that hydrogen is a major source for the unintentional n-type doping in 

MOVPE InN.


L. Veranstaltungen 

L.1 2. NRW Nano-Konferenz, Kongresszentrum Westfalenhallen in Dortmund 

22.06.2009 - 23.06.2009 

Wirtschaftsförderung Dortmund & 

Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie des Landes NRW. 

Hauptthema dieses Treffen war neben der 

Vorstellung technologischer Neuheiten der 

Transfer von Forschungsergebnissen in die 

Praxis. 

Neben Vortragsreihen wurde etwa 60 Unternehmen, 

Instituten und Forschungseinrichtungen, 

darunter auch RUBION, die 

Möglichkeit zur Präsentation in einer Begleitausstellung 

gegeben.


L.2 26. Treffen der Nutzergruppe Heißprozesse und RTP 

gemeinsam mit dem 42. Treffen der Nutzergruppe Ionenimplantation 

Rubitec - Gesellschaft für Innovation und Technologie der Ruhr-Universität Bochum mbH 

12. November 2009 

Begrüßung durch Heiner Ryssel, Anton Bauer, IISB, Erlangen 

Karl Grosse, Rubitec, Bochum Vorstellung Rubitec 

Klaus-Detlef Bolze, IHP, Frankfurt (Oder) Millisecond Annealing of High-Performance 

SiGe HBTs 

Wolfgang Skorupa, 

Forschungszentrum Dresden-Rossendorf 

Jürgen Nieß, 

Mattson Thermal Products GmbH, Dornstadt 

Peter Oesterlin, 

Innovavent GmbH, Göttingen 

Hans Geiler, 

JenaWave, Jena 

Advances in Si & Ge Millisecond Processing: 

From Silicon-on-Insulator to Superconducting 

Ge 

Electrical Characterization of Spike and Flash 

Annealed Ultra Shallow Dopants 

Laser Annealing of Power Devices: New Developments 

Photoelastic Study of Stress-Induced Melt Nucleation 

Caused by ms-Pulse Annealing 

Klaus Brand, Rubitec, Bochum 20 Jahre Hochenergieimplantation in Bochum 

Martin Rambach, Centrotherm, Blaubeuren Hochtemperaturanlagen von Centrotherm 

Hans Geiler, JenaWave, Jena Photoelastische Analyse von Vertikalbooten 

Kristian Schulz, JenaWave, Jena Langzeitstudie zur MeV-Implantationskontrolle 

mittels TWIN 

Jan N. Klug, RUB Anwendungen von Hochenergie- 

Ionenimplantation 

Hans-Werner Becker, 

RUB & 

Friedrich Kröner, 

Infineon Austria, Villach/Österreich 

Jan Meijer, 

RUBION/RUB 

Dieter Fuchs, 

Infineon Technologies AG, Regensburg 

Lutz Ende, 

X-FAB Semiconductor Foundries AG, Erfurt 

Radioaktivität bei Hochenergieimplantationen 

in Leistungsbauelemente: An der Grenze zur 

nuklearen Einrichtung 

Implantation zur Herstellung von Quantencomputer 

Species Mix and its Impact on Tool Utilisation 

Ionenmix - X-FAB Erfurt 

Diskussion zur zukünftigen Ausrichtung der Nutzergruppen Heißprozesse/RTP und Ionenimplantation


M. Anhang 

M.1 Personen 

RUBION Leitung 

Name Funktion innerhalb der Ruhr-Universität 

Chakraborty, Sumit Prof. Dr. Fakultät für Geowissenschaften, 

Bereich Mineralogie 

stellvertr. Direktor 

Heumann, Rolf Prof. Dr. Fakultät für Biochemie 

Bereich Molekulare Neurobiochemie 

Direktor 

Meijer, Jan B. PD Dr. RUBION Geschäftsführer 

RUBION Mitarbeiter 

Name Funktion 

Antonietti, Patrick cand. BS Stud. Hilfskraft 03.2010 - 09.2010 

Apool, Arnd Technischer Leiter Ionenstrahlen, 

Qualitätsmanagement Beauftragter (QMB), 

Strahlenschutzbeauftragter (SSB) 

Bader, Bärbel Verwaltungsangestellte 

Becker, Hans-Werner Dr. Wiss. Mitarbeiter, Materialanalyse ab 01.2010 

Brandner, Thomas Operateur, Strahlenschutzbeauftrager (SSB), 

Sicherheitsbeauftragter 

Fortak, Katrin Dipl. Phys. Wiss. Mitarbeiter, Doktorandin 

Genschur, Roger Operateur, Strahlenschutzbeauftrager (SSB) 

Groot-Berning, Karin cand. BS 

cand. MS 

Happel, Patrick Dipl.Biochem. 

Dr. 

Stud. Hilfskraft 

Masterstudent 

bis 08.2010 

ab 09.2010 

Wiss. Mitarbeiter, STED-Mikroskop bis 04.2010 

ab 05.2010 

Kieschnick, Michael Dipl. Phys. Wiss. Mitarbeiter, Doktorand ab 03.2009 

Klug, Jan N. Dipl. Phys. Wiss. Mitarbeiter, Doktorand, 

Entwicklung 

Korbel, Martin Operateur, Strahlenschutzbeauftrager (SSB) 

Kunz, Ralf Walter Dr. Wiss. Mitarbeiter, Be-Implanter ab 09.2009 

Lenders, Thomas Strahlenschutztechniker, 


Lohrmann, Alexander cand. MS Masterstudent ab 06.2010 

Meijer, Jan B. PD Dr. Wiss. Mitarbeiter, Geschäftsführer, 


Neu, Franziska cand.Phys. stud. Hilfskraft, Diplomandin ab 06.2010 

Pezzagna, Sébastien Dr. Wiss. Mitarbeiter, Nano-Implanter 

Rogalla, Detlef Dr. Wiss. Mitarbeiter, Materialanalyse ab 02.2009 

Rohmann, Dorothee Dr. Wiss. Mitarbeiter, IT Management


Schratt, Karin Verwaltungsangestellte 

Schwering, Nina Katrin cand. MS Masterstudent, STED-Mikroskop ab 07.2010 

Siewert, Michael Technischer Leiter Radionuklide, 


Spöllmann, Stephan Dipl. Ing. (FH), Strahlenschutzbeauftragter (SSB) 

Wegener, Timo Operateur 

RUBION Gäste & Nutzer 

Name Institut 

Adamietz, Irenaeus A. Prof. Dr. Marien Hospital, Herne, RUB 

Alves, Eduardo Dr. Instituto Tecnológico e Nuclear, Sacavém, Portugal 

Assmann, Walter PD Dr. Fakultät für Physik, LMU 

Bandow, Julia JP Dr. Biologie der Mikroorganismen, RUB 

Becker, Hans-Werner Dr. Fakultät für Physik und Astronomie, RUB bis 2009 

Bekermann, Daniela Masterstudent Anorganische Chemie II (Prof. Fischer, JP Devi), RUB 

Bracht, Hartmut Prof. Dr. Institut für Materialphysik, Universität Münster 

Brunken, Hayo Dipl. Ing. Werkstoffe der Mikrotechnik (Prof. Ludwig), RUB 

Buck, Volker Prof. Dr. FB Physik, Dünnschichttechnologie, Universität Duisburg-Essen 

Bühler, Helmut Dr. Marien Hospital, Herne, RUB 

Bukow, Hans-Heinrich Dr. Gastwissenschaftler, RUBION 

Bureau, Hélène Dr. Institut de Minéralogie et de Physique des Milieux Condensés, Université 

Pierre et Marie CURIE, Paris (Frankreich) 

Busch, Martin Dr. Grönemeyer Institut 

Castonguay, Jan OC1, RUB 

Chakraborty, Sumit Prof. Dr. GMG – Mineralogie, RUB 

Courtin, Sandrine Dr. Université Strasbourg (Frankreich) 

Darakchieva, Vanya Dr. Instituto Tecnológico e Nuclear, Sacavém, Portugal 

Di Leva, Antonino Dipl. Phys. Fakultät für Physik und Astronomie, RUB bis 2009 

Gaupp, Stefanie Dr. Neurologische Klinik, RUB 

Gerke, Lorenz Dipl. Ing. Werkstoffprüfung (Prof. Pohl), RUB 

Gialanella, Lucio Dr. INFN, Napoli (Italien) 

Görgen, Peter Dipl. Geol. GMG – Sediment Petrographie (Prof. Richter), RUB 

Görres, Joachim Prof. Dr. Department of Physics, University of Notre Dame (USA) 

Grosse, Karl Dr. Gesellschaft für Innovation und Technologie der Ruhr-Universität 

Bochum (rubitec) 

Hass, Florent Prof. Dr. Université Strasbourg (Frankreich) 

Heumann, Rolf Prof. Dr. BC2 - Molekulare Neurobiochemie, RUB 

Hollaender-Czytko, Heike Dr. Pflanzenphysiologie, RUB 

Jüschke, Elisabeth Dr. Bodenkunde & Bodenökologie, RUB 

Klotzbücher, Thimo Dipl.-Geoök. Bodenökologie, Uni Bayreuth 

Kovtun, Anna Dipl. Biol. FB Chemie, Anorganische Chemie, Uni Duisburg Essen


Name Institut 

Kröhner, Friedrich Dr. Infineon, Villach (Österreich) 

Kubsky, Stefan Dr. SOLEI, Paris (Frankreich) 

Lebhertz, Dorothee Dr. Université Strasbourg (Frankreich) 

Lefebvre-Schuhl, Anne Dr. C.S.N.S.M. (IN2P3 - CNRS) Orsay, Uni Paris-Sud (Frankreich) 

Livingston, R.A. Dr. University of Maryland (USA) 

Lorenz, Katharina Dr. Instituto Tecnológico e Nuclear, Sacavém, Portugal 

Lübben, Mathias PD Dr. Biophysik, RUB 

Mergel, Dieter Prof. Dr. FB Physik, Dünnschichttechnologie, Universität Duisburg-Essen 

Milanow, Andrian Anorganische Chemie II (Prof. Fischer, JP Devi), RUB 

Müller, Thomas Dr. GMG – Mineralogie (Prof. Charkraborty), RUB 

Munsch, Pascal Institut de Minéralogie et de Physique des Milieux Condensés, Université 


Naydenov, Boris Dr. Physikalisches Institut, Universität Stuttgart 

Neumann, Sebastian M.Sc. BC2 - Molekulare Neurobiochemie, RUB 

Niermann, Benedikt Masterstudent Anwendungsorientierte Plasmaphysik (Prof. Winter), RUB 

Ohm, Heike Dipl. Geogr. Bodenkunde & Bodenökologie, RUB 

Paris, Frank Dr. Tierphysiologie, RUB 

Protop, Corneliu Dr. Gesellschaft für physikallische Technologien GmbH, Mettmann 

Pütz, Stefanie BTA BC2a - Molekulare Zellbiochemie, RUB 

Schneider, Sebastian Dipl. Phys. Institut für Materialphysik (Prof. Bracht), Universität Münster 

Schweitzer, Jeffrey Prof. Dr. Department of Physics, University of Connecticut (USA) 

Simon, Guilhem Institut de Minéralogie et de Physique des Milieux Condensés, Université 


Strieder, Frank Dr. Physik mit Ionenstrahlen (Prof. Rolfs), RUB 

Thiede, Tobias Anorganische Chemie II (Prof. Fischer, JP Devi), RUB 

Tönshoff, Charlotte B.Sc. Bodenkunde & Bodenökologie, RUB 

Traeger, Franziska Dr. Physikalische Chemie (Prof. Wöll), RUB 

Vitiello, Guiseppe Prof. Dr. Dipartimento di Fisica, Università di Salerno (Italien) 

Zimmermann, Jan Dipl. Chem. OC1, RUB 

Zaitsev, Alexander Prof. Dr. Gastwissenschaftler, RUBION ab 09.2010

RUBION Beirat 


Gruppe der Professoren 

Prof. Dr. I. Adamietz Marienhospital Herne 

Prof. Dr. A. Ludwig Fakultät für Maschinenbau 

Prof. Dr. W.V. Maresch Fakultät für Geowissenschaften ausgeschieden zum 01.07.2009 

Prof. Dr. H. Zabel Fakultät für Physik und Astronomie 

Stellvertreter: 

NN 

Gruppe der Studierenden 

NN 


K. Groot-Berning Cand. Phys. 

Gruppe der wissenschaftlichen Mitarbeiter 

Dr. H.-W. Becker Fakultät für Physik und Astronomie 


Dr. H. Holländer-Czytko Fakultät für Biologie 

Gruppe der Mitarbeiter in Technik und Verwaltung 

A. Apool RUBION 


M. Siewert RUBION 

beratend - nicht stimmberechtigt sind: 

Prof. Dr. R. Heumann Fakultät für Biochemie (Direktor) 

Prof. Dr. S. Chakraborty Fakultät für Geowissenschaften (stellvertr. Direktor) 

PD Dr. J. Meijer RUBION (Geschäftsführer)


M.2 Personen Index 

Albrecht, Roland ......................... 67 

Alves, E. ...................................... 69 

Antonietti, Patrick ....................... 22 

Apool, Arnd......................... 1, 2, 14 

Axiotis, M.................................... 68 

Bäcker, Ingo .......................... 59, 60 

Balasubramanian, G. ................... 65 

Batalov, A.................................... 65 

Bauer, Anton ............................... 71 

Baumstark-Khan, Christa ............ 26 

Becher, Christoph........................ 67 

Beck, J. ........................................ 65 

Becker, Hans-Werner ......... 5, 7, 25, 

.................30, 32, 33, 34, 35, 40, 41, 

............42, 44, 46, 47, 56, 68, 69, 71 

Bekermann, Daniela .................... 48 

Best, Kai...................................... 58 

Bolse, Wolfgang.......................... 67 

Bolze, Klaus-Detlef ..................... 71 

Borinski, Sascha .......................... 44 

Bougeard, D. ............................... 64 

Bourdos, Iris................................ 60 

Bracht, Hartmut........................... 64 

Brand, Klaus................................ 71 

Brandner, Thomas ......................... 1 

Briot, O........................................ 69 

Brunken, Hayo............................. 32 

Buck, Volker ............................... 66 

Bühler, Helmut ............................ 25 

Castellote, M. .............................. 69 

Chakraborty, Sumit ........ 25, 39, 40, 

................................... 41, 42, 44, 45 

Cheung, J..................................... 69 

Cwik, Stefan................................ 49 

Darakchieva, V............................ 69 

de Viedma, P.G. .......................... 69 

Demetriou, P................................ 68 

Dietzel-Meyer, Irmgard........ 22, 26, 

......................................... 50, 51, 54 

DiLeva, Antonino........................ 22 

Dombrowski, H. .......................... 68 

Elvers, M. .................................... 68 

Ende, Lutz ................................... 71 

Endres, J. ..................................... 68 

Epple, Matthias............................ 50 

Faak, Kathrin............................... 39 

Fanara, Sara........................... 41, 42 

Fanourakis, G. ............................. 68 

Fickler, R..................................... 64 

Flacke, Jan-Paul..................... 61, 62 

Fortak, Katrin ...... 15, 16, 17, 18, 23 

Foteinou, V.................................. 68 

Fretter, Yvonne............................ 60 

Fuchs, Dieter ............................... 71 

Geiler, Hans................................. 71 

Genschur, Roger............................ 1 

Gialanella, Lucio ......................... 17 

Giesen, U..................................... 68 

Grace, W.R. .................................69 

Grochla, Dario ...........30, 32, 33, 34 

Groot-Berning, Karin...................22 

Grosse, Karl .................................71 

Haller, E.E. ..................................64 

Hamann, Sven........................33, 34 

Happel, Patrick .........19, 21, 22, 23, 

.............................25, 52, 53, 54, 55 

Harissopulos, S. ...........................68 

Hasper, J. .....................................68 

Hemmer, Kathrin .........................59 

Hennig, A.....................................68 

Hepp, Christian............................67 

Heumann, Rolf.................25, 50, 55 

Holländer-Czytko, Heike .............58 

Jacques, V....................................65 

Jelezko, Fedor..............................65 

Job, Reinhart................................25 

Jüschke, Elisabeth............26, 38, 39 

Kaiser, F.......................................65 

Ke Xu...........................................47 

Kempkes, Hanna..........................61 

Kieschnick, Michael .......25, 29, 30, 

...................................31, 32, 33, 34 

Klug, Jan N. .............1, 9, 10, 64, 71 

Kolesov, R. ..................................65 

König, Dennis..............................30 

Konstantinopoulos, T...................68 

Korbel, Martin ...............................1 

Kovtun, Anna...............................50 

Krasnopolski, Michael .................48 

Kröner, Friedrich .........................71 

Kubsky, Stefan.............................69 

Kunz, Ralf.. 6, 15, 16, 17, 18, 23, 25 

Kunze, Ulrich...............................26 

Ladilov, Yury...............................61 

Lagoyannis, A..............................68 

Lenders, Thomas....3, 15, 16, 17, 24 

Liao, C.Y. ....................................64 

Lindner, Jörg................................25 

Linke, N. M. ................................64 

Linker, Ralf..................................26 

Livingston, R.A. ..........................69 

Lorenz, K.....................................69 

Lübben, Mathias ....................23, 60 

Ludwig, Alfred .........25, 29, 30, 32, 

...............................................33, 34 

Lungsgaard Hansen, J. .................64 

Lutz, Josef......................................9 

Malkemper, Pascal.......................59 

Mardare, Cezarina........................30 

Markham, M.L.............................65 

Meijer, Jan B...........7, 9, 10, 14, 17, 

.......... 19, 23, 24, 25, 26, 27, 29, 30, 

..... 32, 33, 34, 39, 47, 64, 65, 67, 71 

Mendritzki, Sonja ........................59 

Mergel, Dieter........................66, 67 

Meyer, Dirk .................................23 

Michel, Elisa ............................... 38 

Milanov, Andrian .................. 46, 47 

Mohanasundaram, Sivaraj........... 51 

Moret, M. .................................... 69 

Müller, Werner............................ 59 

Naydenov, B................................ 65 

Netterdon, L. ............................... 68 

Neu, Elke..................................... 67 

Neumann, Philipp........................ 65 

Neumann, Sebastian........ 25, 50, 51 

Nieß, Jürgen ................................ 71 

Nylandsted Larsen, A.................. 64 

Oesterlin, Peter............................ 71 

Ohm, Heike ........................... 37, 38 

Paris, Frank ..................... 25, 26, 59 

Pezzagna, Sébastien ......... 7, 10, 13, 

.............................................. 26, 65 

Plümel, Ingo.................... 13, 14, 26 

Posselt, M.................................... 64 

Protop, Corneliu.......................... 14 

Rai, Ashish.................................. 35 

Rambach, Martin......................... 71 

Rauscher, T. ................................ 68 

Reuter, Dirk........................... 26, 35 

Rogalla, Detlef ......7, 25, 29, 30, 32, 

................33, 34, 40, 41, 42, 46, 47, 

...................................56, 65, 68, 69 

Rohmann, Dorothee ......4, 6, 14, 23, 

........................................ 24, 26, 28 

Rolfs, Claus................................. 69 

Ruffenach, S................................ 69 

Ryssel, Heiner ............................. 71 

Sauerwein, A............................... 68 

Savan, Alan ........................... 29, 32 

Schalwat, Bodo ........................... 23 

Schmidt-Kaler, Ferdinand ........... 64 

Schneider, S. ............................... 64 

Schnitzler, W............................... 64 

Schröter, Grit............................... 60 

Schulte, Christiane ...................... 59 

Schulz, Kristian........................... 71 

Schuster, Katrin........................... 59 

Schweitzer, Jeffrey...................... 69 

Schwering, Nina.......................... 19 

Segelke, Daniel ........................... 59 

Sengupta, Pranesh ................. 40, 41 

Serdar, Meray.............................. 54 

Siewert, Michael ........................... 3 

Singer, Kilian .............................. 64 

Skorupa, Wolfgang ..................... 71 

Sonntag, Joachim ........................ 29 

Soukou, Charles .......................... 26 

Spillane, Tim............................... 69 

Spöllmann, Stephan........... 3, 15, 24 

Steinmetz, David................... 25, 67 

Strieder, Frank............................. 25 

Thatenhorst, Dennis .................... 22 

Thiede, Tobias............................. 46

Tönshoff, Charlotte ..................... 38 

Träbert, Elmar ............................. 36 

Traeger, Franziska................. 56, 57 

Twitchen, D.J. ............................. 65 

Wegener, Timo.............................. 1 

Wiggers, Hartmut ........................13 

Wildanger, Dominik ........ 19, 25, 66 

Wolff, Peter .................................55 

Wöll, Christof..............................56 

Wrachtrup, Jörg ...........................65 


Wündisch, C.................................64 

Xie, M.-Y.....................................69 

Zell, K.O. .....................................68 

Zickefoose, J. ...............................69 

Zilges, A. .....................................68

RUBION Jahresbericht 2009 / 2010 - RUBION - Ruhr-Universität ...

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