Das Virtuelle Institut entwickelt neue Methoden und Instrumente, die es erlauben, mit Hilfe von Röntgenlicht das Innere von Materialien mit hoher Bildauflösung sichtbar zu machen. Schwerpunkte sind dabei die Röntgenmikroskopie und bildgebende Phasenkontrast-Methoden, mit denen auch Materialien dargestellt werden können, die im normalen Absorptionsbild kaum Unterschiede aufweisen (beispielsweise Brustgewebe bei der Tumorerkennung). Phasenkontrastmethoden machen Unterschiede in der Lichtgeschwindigkeit im Material sichbar.
Daraus ergeben sich folgende Forschungsziele:
- Aufbau von neuen bildgebenden Röntgensystemen an Synchrotronstrahlrohren und an Röntgenröhren sowie deren Anwendung in der Materialanalyse
- Entwicklung von verschiedenen Röntgenlinsen zur Beleuchtung von Proben und zu deren Abbildung in Röntgenmikroskopen
- Aufbau von Röntgenmikroskopen an Synchrotronstrahlrohren, um Auflösungen besser 100 nm für Photonenenergien größer 10 keV zu erreichen
- Entwicklung von großflächigen Röntgengittern hoher Güte für die Phasenkontrastbildgebung
- Etablierung von Bildgebungsverfahren mittels differentiellem Phasenkontrast und gerichteter Dunkelfeldabbildung sowohl an Synchrotronstrahlrohren als auch an Röntgenröhren
- Qualitativ hochwertige Untersuchung von Verbundmaterialien, faserverstärkten Kunststoffen und Leichtbauwerkstoffen, um die Materialzusammensetzung im Mikrometer- und Submikrometerbereich und ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften untersuchen zu können
- Untersuchung von dynamischen Vorgängen wie Temperaturänderungen oder Wasseraufnahme in Materialien mit hoher Genauigkeit
- Beispielhafte Untersuchung der Morphologie und Eigenschaftsänderungen während des Lade- und Entladevorgangs von Batterien
Aufgrund der materialanalytischen Untersuchungen mit den neu etablierten Methoden sind dramatische Veränderungen und Verbesserungen in der Materialentwicklung zu erwarten. Zur Weiterbildung von Studenten werden mindestens zwei Sommerschulen veranstaltet, auf denen interne Wissenschaftler und internationale Experten der Röntgenbildgebung lehren werden.