Infrastrukturni program

Univerzitetni center za elektronsko mikroskopijo – UCEM je bil kot prvi infrastrukturni raziskovalni center na Univerzi v Mariboru ustanovljen s sklepom univerzitetnega senata dne 1. 8. 2005. Ustanovljen je bil z namenom združevanja znanj in izkušenj o elektronski mikroskopiji ter za čim bolj kvalitetno raziskovalno delo in čim večjo izkoriščenost velike raziskovalne opreme, ki smo jo v ta namen združili. Temeljni cilj UCEM-a je omogočiti čim večjo dostopnost do raziskovalne opreme vsem učiteljem, študentom in raziskovalcem na Univerzi v Mariboru, drugim raziskovalnim institucijam ter tudi gospodarstvu v vzhodni regiji Slovenije. Načrtovanje raziskovalnega dela je povezano s pridobljenimi raziskovalnimi projekti in programi, kjer uvajamo nove načine in metode raziskovanja.

V okviru UCEM-a sta na voljo dva mikroskopa – HRSEM Sirion z mikrokemičnim EDS analizatorjem in ESEM Quanta 3D. 

- Elektronski mikroskop Sirion 400 NC je visoko ločljivi vrstični elektronski mikroskop s poljsko emisijo elektronov, ki omogoča izredno velike povečave (do milijon krat in visoko ločljivost 1 nm). Značilnost naše raziskovalne opreme  je, da je primerna tako za inženirske materiale kot za biološke vzorce.

- Quanta 3D je okoljski vrstični elektronski mikroskop z volframovo katodo kot izvorom elektronov (nastanek elektronskega curka s toplotno emisijo).  Mikroskop ima ime "okoljski" zato, ker omogoča delo pri različnih tlakih in pri 100 % vlažnosti. Z nastavitvijo tlaka v komori dobimo pogoje za opazovanje različnih vzorcev. Mikroskopiranje v ESEM-načinu je tako primerno ne samo za prevodne materiale, kot so kovine in s kovino napršeni materiali, ampak tudi za vlažne, hlapljive in mehke materiale brez predhodne priprave, kar je posebno pomembno za prehrambno in kemično industrijo.

Druga posebnost te opreme je fokusiran ionski snop FIB SEM (ionska puška na SEM Quanta mikroskopu), ki omogoča ne samo SEM opazovanje površine, ampak tudi obdelavo površine ter analizo mikrostrukture pod površino.

Izvajamo postopke optimalne priprave vzorcev za elektronsko mikroskopijo ter preiskav, pregleda in klasifikacije nanodelcev kovinskih spojin. Prav tako pregledujemo in sodelujemo pri klasifikaciji spojin "redkih zemelj" s kobaltom, ki so osnova za izdelavo močnih magnetov.

Zadnjih nekaj let redno potekajo tudi preiskave in kontrolni pregledi zlitin žlahtnih kovin, ki se uporabljajo v industriji nakita, zobne protetike in industrije.

Sprejetje Slovenije v evropsko mrežo infrastrukturnih centrov Euro-BioImaging

Slovenski konzorcij infrastrukturnih centrov (SiMBioN), ki se ukvarjajo z biomedicinskim in biokemijskim slikanjem, katerega član je tudi Univerzitetni center za elektronsko mikroskopijo (UCEM) Fakultete za strojništvo Univerze v Mariboru, je bil pod koordinatorstvom Univerze v Ljubljani, Medicinske fakultete, osnovan v letu 2018. Vizija tega konzorcija je bila povezovanje skupin, ki uporabljajo različne slikovne metode z namenom interdisciplinarnega pristopa k analizi bioloških in medicinskih vzorcev.

Za uspešnejše sodelovanje z infrastrukturnimi centri po Evropi je Konzorcij sprožil pobudo za vključitev v evropsko mrežo infrastrukturnih centrov Euro-BioImaging. Odločitev za vključitev je ob podpori Ministrstva za izobraževanje znanost in šport sprejela vlada Republike Slovenije in se zavezala k obveznostim, ki jih imajo države članice Euro-BioImaginga. Vlogo za včlanitev Slovenije je obravnaval upravni odbor Euro-BioImaginga in na seji 5. maja 2020 sprejel Slovenijo kot svojo polnopravno članico.

Vključitev Slovenije v Euro-BioImaging omogoča njenim raziskovalcem dostop do vrhunske opreme v evropskih infrastrukturnih centrih, sodelovanje v evropskih infrastrukturnih projektih in sodelovanje v načrtovanju vizije razvoja evropske infrastrukture na področju biomedicinskih slikovnih metod.

Ob vključitvi Slovenije v organizacijo Euro-BioImaging je bil na njeni spletni strani objavljen intervju s koordinatorjem slovenskega konzorcija, prof. dr. Petrom Veraničem, dostopen na spletni povezavi:

https://www.eurobioimaging.eu/news/slovenia-joins-euro-bioimaging-eric-/.

Slika 1: Prikaz multikomponentnega kompozita z vgrajenimi nanodelci zlata (kompozit je bil pripravljen s klasično toplotno polimerizacijo, pri tem je bila za monomer uporabljena akrilna kislina z iniciatorjem-KPS, nanodelci zlata so bili sintetizirani iz Au-kloridnega prekurzorja).

Slika 2: Prikaz izvedbe preiskave vzorcev po korozijskem testiranju – vpliv morske vode.

Slika 3: Merjenje globine jamičaste korozije.

SEM karakterizacijo nadaljujemo z analizo vzorcev, ki so bili izpostavljeni morju v različnih letnih časih. Preučujemo vpliv 1- in nekaj mesečne izpostavljenosti v morju na izbranih materialih.

Slika 4: Razvoj izdelave delcev Fe, prekritih z nanodelci Au. Optimizacija proizvodnih parametrov je omogočila izdelavo delcev Fe z bolj enotnim pokrivanjem Au nanodelcev.

Slika 5: Moduliranje strukture in razgradnje bioaktivnega želatinsko-kolagenskega nosilca obogatenega z nanohidroksiapatitom - nanoHA: pred (levo) in po 7 dnevni inkubaciji v in-vivo pogojih (desno).

Slika 6: SEM karakterizacija cvetnega prahu.

Slika 10: SEM/EDX in SEM/FIB karakterizacija mikro- in nanodelcev Y2O3:Eu/Ag, namenjenih za različne aplikacije z izkoriščanjem njihove fotoluminiscence.

Slika 11: Prikaz prototipa hitrega antigenskega LFIA testa in primerjava porazdelitve Au nanodelcev na konjugatni blazinici konkurenčnega in prototipnega LFIA testa.