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„Dicke Luft“ wird sichtbar gemacht

Unter dem Elektronenmikroskop werden kleinste Details, wie hier der Pilzbefall in Eichenholz, sichtbar.
Unter dem Elektronenmikroskop werden kleinste Details, wie hier der Pilzbefall in Eichenholz, sichtbar.(c) Holzforschung Austria
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Wissenschaftler spüren mithilfe modernster Technologie Staubpartikel in der Atemluft auf und sind der Ursache für Schäden an Holzprodukten auf der Spur.

Tränende und brennende Augen, eine verstopfte Nase, Atemnot: Das sind die typischen Symptome, wenn Menschen empfindlich auf Bestandteile der Atemluft reagieren. Ein Projekt der Holzforschung Austria spürt solche Bestandteile auf und trägt dazu bei, derartige Gesundheitsbeeinträchtigungen zu vermeiden. Möglich macht dies ein europaweit einzigartiges Rasterelektronenmikroskop, das unter anderem eine exakte Analyse kleinster Staubpartikel erlaubt.

 

Panoramabild im Nanobereich

In einer ersten Testphase sammeln die Wissenschaftler derzeit Luftproben aus Wohn- und Büroräumen und nehmen sie mit dem Mikroskop unter die Lupe. Gerhard Grüll von der Holzforschung Austria: „Das Gerät ist das erste derartige Mikroskop des Herstellers, das in Europa in Betrieb genommen wurde. Es kann in unterschiedlichen Druckbereichen betrieben werden und ermöglicht es, Materialien wie Holz oder Staubproben ohne zusätzliche Beschichtung, also mit wenig Präparationsaufwand, zu untersuchen.“

Mithilfe zweier gleichzeitig arbeitender Detektoren werden Struktur, Oberflächentopografie und Materialkontraste der Proben erfasst. Einer der Detektoren kann in Verbindung mit spezieller Software die chemischen Elemente in den Proben identifizieren, indem er die Röntgenquanten zählt, die durch die Elektronensprünge in den Atomen entstehen. Die Informationen können farbig dargestellt werden – dank hochauflösender Visualisierung auch als Panoramabilder. Auf diese Weise sind Grüll und seine Mitarbeiter in der Lage, jene Staubpartikel in der Raumluft zu erkennen, die bei den Bewohnern für die empfindlichen Reaktionen verantwortlich sind.

Benötigt man zusätzliche Analysen, schicken die Experten die Proben weiter nach Graz. Am dortigen Zentrum für Elektronenmikroskopie stehen weitere Untersuchungsmethoden zur Verfügung. Auch was den heiklen Transport und die Übergabe der Proben betrifft, sind die österreichischen Forscher an vorderster technologischer Front: Die Lokalisation der genauer zu analysierenden Partikel auf dem Trägermaterial wird mit einem Koordinatensystem definiert und in digitaler Form an die High-End-Geräte in Graz übermittelt. Grüll: „Wichtig ist dabei natürlich, dass die Proben auf dem Trägermaterial nicht verrutschen. Auch dafür verwenden wir spezielle Methoden.“

 

Bakterien im Fensterrahmen

Nach Ende der Testphase wolle die Holzforschung die Raumluftanalyse als Dienstleistung in ihr Portfolio aufnehmen, sagt Grüll. Gefördert wird das Projekt von der Austrian Cooperative Research (ACR) und vom Digitalisierungsministerium, weiters beteiligt sind der Kachelofenverband und das Österreichische Institut für Bauen und Ökologie. Das Mikroskop kann aber noch mehr. So forschen die Experten nach den Ursachen von Materialermüdung oder kommen mit den strukturellen und chemischen Analysen dahinter, weshalb sich lackierte Fensterrahmen aus Holz manchmal verfärben. Problematische Lagerung des Holzes vor der Verarbeitung oder Bakterienbefall können die Ursache dafür sein, dass die Lackierung tief ins Holz eindringt und solche Verfärbungen bewirkt, erklärt Grüll. In konkreten Fällen sind die Experten in der Lage, je nach Analyseergebnis Empfehlungen zu geben, wie man das Problem beseitigt.

„Was derzeit im Trend liegt, sind auch Holzfußböden, die aufgrund der starken Strukturiertheit sehr interessante Oberflächen haben“, sagt Grüll. „Solche Böden sind aber, nicht zuletzt aufgrund der charakteristischen Poren, schwer zu beschichten, sodass zum Beispiel verschütteter Rotwein oder Reinigungsmittel ins Holz eindringen und Flecken verursachen können.“

Entnimmt man dem Parkett ein winziges Stück und legt es unters Mikroskop, kann man die feinen Strukturen des Holzes erkennen und sogar ein vergrößertes 3-D-Modell davon erstellen. Damit kann ermittelt werden, wie man eine Beschichtung so aufträgt, dass Flüssigkeiten dem Holz nichts mehr anhaben können, das typische Aussehen des Bodens aber erhalten bleibt. In den bisherigen Tests wurden verschiedene Holzarten und Bearbeitungsqualitäten untersucht, die Ergebnisse werden im Herbst bei einem Holzoberflächentag in Wien präsentiert.

LEXIKON

Rasterelektronenmikroskope erlauben die Untersuchung von Materialproben bis in den Nanometerbereich sowie eine millionenfach vergrößerte optische Darstellung. Dabei wird die Oberfläche der Probe mit einem Elektronenstrahl abgetastet. Um Einflüsse von Luftmolekülen zu vermeiden, findet dieser Vorgang im Vakuum statt. Die zusätzliche Röntgenanalyse erlaubt Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung, da die Strahlung für jedes Element charakteristisch ist.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 15.06.2019)