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Maximilian Haider (AT)

Finalist für den Europäischen Erfinderpreis 2019

Maximilian Haider (AT)

Zusätzliches video:

Kategorie: Lebenswerk

Sektor: Mikroskopie

Unternehmen: Corrected Electron Optical Systems GmbH (CEOS), Germany

PatenteEP1057204, EP1012866

Erfindung: Schärfere Bilder in der Elektronenmikroskopie

Der österreichische Physiker Maximilian Haider schaffte es, die Bildauflösung in der Elektronen­mikroskopie um mehr als den Faktor fünf zu erhöhen. Damit löste er ein Problem, für das die Wissenschaft 60 Jahre lang keine Lösung gefunden hatte. Mit der von ihm patentierten elektro­magnetischen Korrekturlinse, die heute in 90 % aller Transmissionselektronenmikroskope weltweit  zum Einsatz kommt, konnten Wissenschaftler erstmals einzelne Atome in Augenschein  nehmen.

Die moderne Elektronik arbeitet mit Komponenten, die so winzig sind, dass sie durch optische Mikroskope nicht detailgenau sichtbar gemacht werden können. Elektronenmikroskope hingegen basieren nicht auf Lichtstrahlen, sondern auf Elektronenstrahlen. Damit können mehr Einzelheiten dargestellt werden. Lange Zeit jedoch beeinträchtigten "Verzerrungen", die diesen Instrumenten inhärent sind, die Auflösung und damit die Präzision der damit durchgeführten Arbeiten. Schon lange hatten Physiker Lösungen für eine Korrektur dieser Fehler in der Teilchenstrahlung parat, mit denen es theoretisch möglich war, Materialien in atomarer Auflösung darzustellen. Aber 60 Jahre lang war es niemandem gelungen, diese in Form einer funktionierenden Vorrichtung in die Praxis umzusetzen.

In den 1990er-Jahren tat Maximilian Haider sich mit dem Physiker Harald Rose und dem Materialwissenschaftler Kurt Urban zusammen, um das Problem der Unschärfe im Elektronenmikroskop anzugehen. Auf Anregung von Rose hatte Haider eine Dissertation im Bereich der Elektronenmikroskopie begonnen, und zusammen mit Urban arbeiteten sie an Möglichkeiten, die elektronenoptischen Bildfehler zu beseitigen. Nach Abschluss seiner Doktorarbeit machte Haider auf der Grundlage seiner Forschungen in diesem Bereich weiter. Er entwickelte einen Satz von Polelementen (Hexapole und Linse) und baute sie in ein Elektronenmikroskop ein. Diese Elemente korrigierten die Verzerrungen, die in den Strahlen geladener Teilchen auf ihrem Weg von der Probe zum Detektor unweigerlich entstehen. 1996 gründeten Haider, Rose und der Physiker Joachim Zach zusammen das Unternehmen (CEOS), um die Erfindung zu vermarkten. Anfang des Folgejahres war die Technologie schließlich voll funktionsfähig, und eine Auflösung von 0,12 Nanometern im Elektronenmikroskop wurde erreicht - eine absolute Sensation. Damit konnten Materialien und elektronische Komponenten mit bislang nie gekannter Präzision dargestellt werden, sogar einzelne Moleküle und Atome in Kristallen wurden sichtbar. Haider hat auch die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass 2015 ein neuer Rekord erreicht wurde: Eine Auflösung von 0,043 Nanometern. Das ist kleiner als der Radius eines Wasserstoffatoms.

1998 hatte Haider eine Patentanmeldung für seine Erfindung eingereicht. Seitdem wird sein elektromagnetischer Korrektor in der Mehrzahl aller erhältlichen Transmissionselektronen­mikroskope eingesetzt. Für die Hersteller von Mikrochips war die Erfindung der Schlüssel zur Miniaturisierung der zentralen elektronischen Komponenten in Laptops oder Smartphones. Auch bei Solarzellen und Batterien, in der Biotechnologie sowie in der Ölindustrie und der Gasbranche treiben die beispiellosen Bildauflösungen den Fortschritt voran. Das von Haider mitgegründete Unternehmen CEOS hat mittlerweile 47 Mitarbeiter und erzielt Jahresgewinne von über 1 Mio. EUR.

Der im Jahr 1950 in Freistadt in Österreich geborene Haider war als Teenager bei Optikern in Linz und Köln in die Lehre gegangen. Erst im Erwachsenenalter zog es ihn wieder zurück auf die Schulbank. Im Alter von 26 Jahren schloss er die weiterführende Schule ab und studierte an der Universität Kiel Physik. Später promovierte er an der TU Darmstadt, wo er auch mit dem  theoretischen Physiker Harald Rose zusammenarbeitete. Nach in technischer Hinsicht entmutigenden und finanziell zuweilen prekären Jahren gelang es Haider endlich, die theoretischen Lösungen in die Praxis zu überführen. Heute ist er Professor für Elektronenoptik am Karlsruher Institut für Technologie. Auch bei CEOS ist er weiterhin in beratender Funktion als Senior Advisor tätig.

  • Maximilian Haider

    Maximilian Haider

  • Maximilian Haider und Kollegen

    Maximilian Haider und Kollegen

  • Schärfere Bilder in der Elektronenmikroskopie

    Schärfere Bilder in der Elektronenmikroskopie

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