Reine Foraminiferen als mikroanalytisches Referenzmaterial - NFHS-2-Nano-Pellet
Dienstag, 3. Mai 2022

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Nano-Pellets aus dem gleichen Material, aus dem Träume gemacht sind: reine Foraminiferen und der Wille zur Kooperation. Da das Royal Netherlands Institute for Sea Research - NIOZ - über das Material und myStandards über den Produktionsprozess verfügt, ist es eine perfekte Kombination: NIOZ Foraminifera House Standard 2 Nano-Pellet oder kurz NFHS-2-NP, begann als eine Kooperation zwischen uns beiden und wuchs stetig zu einer multidisziplinären internationalen Zusammenarbeit. Es ist ein ideales Referenzmaterial für die Klimaforschung wie die Paläozeanographie - denn es besteht aus reinen Foraminiferen.

Foraminiferen und ihre Bedeutung für die Klimaforschung

Was sind Foraminiferen und warum sind sie so wichtig? Foraminiferen sind einzellige Organismen, die in Salz- und Süßwasser und selten im Boden vorkommen können. In erster Linie sind sie jedoch marin und leben benthonisch im Meeresboden oder planktonisch im Wasser der Ozeane. Sie produzieren eine kalkhaltige Schale aus Kalziumkarbonat (CaCO3), die sie nach und nach mit weiteren Wachstumskammern erweitern. Neben Kalzium (Ca) wird auch Magnesium (Mg) eingelagert. Je nach Umgebungstemperatur während des Wachstums ändert sich das Verhältnis von Mg/Ca in der Schale, dies ist der sogenannte Mg/Ca-Temperaturproxy.

Außerdem haben Paläozeanographen herausgefunden, welche Foraminiferenarten wo leben, so dass die Wassertemperaturen von der Meeresoberfläche bis zum Meeresboden rekonstruiert werden können, je nachdem, welche Art von Foraminferen untersucht wird. Dies und andere Eigenschaften machen Foraminiferen zu einem idealen Instrument für die Klimaforschung und die Rekonstruktion des Klimas in den Ozeanen unseres Planeten.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Foram mit Laserablationspunkten. Bild von Dr. Nina Keul von der Christian-Albrechts-Universität Kiel.
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Foram mit Laserablationspunkten. Bild von Dr. Nina Keul von der Christian-Albrechts-Universität Kiel.

Mikroanalytische Verfahren wie die Massenspektrometrie mit Laserablation und induktiv gekoppeltem Plasma (LA-ICP-MS) ermöglichen die Analyse einzelner Foraminiferen und sogar ihrer einzelnen Wachstumskammern, was die Rekonstruktion der Wassertemperaturen während ihres Lebenszyklus ermöglicht. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber der klassischen nasschemischen Analyse, bei der ganze Foraminiferen in Säure aufgelöst werden. Dies bedeutet, dass nur die gesamte Foraminifere oder sogar mehrere Foraminiferen im Mittel analysiert werden können und nicht einzelne Bereiche. Außerdem werden die Foraminiferen beim Auflösen in Säure natürlich zerstört. Die Rekonstruktionen der Wassertemperaturen sind Teil der Grundlage von Klimamodellen, die in jüngster Zeit für das Verständnis des Klimawandels unverzichtbar geworden sind und es wahrscheinlich auch bleiben werden.

Zusammenarbeit mit dem NIOZ: NFSH-2-NP vereint die Besten

Links: Ausschnitt einer Karte von Afrika, die Sammelstelle des Materials für NFHS-2-NP ist durch eine Foraminifere markiert. Rechts: Foto des am Walvis-Rücken entnommenen Bohrkerns. Die roten Linien zeigen die Region an, in der das Rohmaterial für NFHS-2-NP genommen wurde.
Links: Ausschnitt einer Karte von Afrika, die Sammelstelle des Materials für NFHS-2-NP ist durch eine Foraminifere markiert. Rechts: Foto des am Walvis-Rücken entnommenen Bohrkerns. Die roten Linien zeigen die Region an, in der das Rohmaterial für NFHS-2-NP genommen wurde.

Das Ausgangsmaterial für NFHS-2-NP wurde in fast 3 km Tiefe (genau gesagt in 2878 m) vor der Westküste Namibias am Walvis-Rücken gefunden. Dort wurde von Forschern des NIOZ ein Kern aus dem Meeresboden entnommen. Bei der Untersuchung des Kerns stellte sich heraus, dass ein Abschnitt fast ausschließlich aus Foraminiferen bestand (rot markierter Bereich). Es waren zusätzlich einige Coccolithophoren vorhanden, die aber ausgesiebt werden konnten. Anschließend wurde das gewonnene Material zu dem Referenzmaterialpulver NFHS-1 verarbeitet. Dieses Pulver war jedoch zu inhomogen und daher nicht für die chemische Mikroanalyse geeignet. Da NIOZ wusste, dass wir solche Pulver zu ultrahomogenen, bindemittelfreien Nano-Pellets verarbeiten, kontaktierte man uns. Wir nutzten unsere innovative Verarbeitungsmethode, um ultrahomogene, bindemittelfreie Nano-Pellets (NFHS-2-NP) herzustellen.

Die sehr erfolgreiche Zusammenarbeit hat nicht nur zu einem einzigartigen Referenzmaterial, sondern auch zu einer Veröffentlichung geführt. Eine ausführliche Beschreibung der Ereignisse und der an der Zusammenarbeit beteiligten Personen finden Sie in der Publikation "A New Calcium Carbonate Nano-Particulate Pressed Powder Pellet (NFHS-2-NP) for LA-ICP-OES, LA-(MC)-ICP-MS and µXRF (Accepted proof)":

Wir sind stolz darauf, Teil dieser Reise gewesen zu sein und fühlen uns geehrt durch das Vertrauen, das uns bei der Bearbeitung dieses Materials entgegengebracht wurde. NFHS-2-NP ist ein Beispiel dafür, was erreicht werden kann, wenn eine Gemeinschaft zusammenarbeitet. Falls Sie sich für ein ähnliches oder sogar völlig anderes Projekt interessieren, können Sie sich gerne an uns wenden. Wir sind immer bereit, unseren Horizont zu erweitern und mit Ihnen zusammenzuarbeiten.

Passendes Zubehör und ein Ausblick auf mikroanalytische Referenzmaterialsets

Die NFHS-2 Nano-Pellets sind mit einem Durchmesser von 10 mm für LA-ICP-MS und mit einem Durchmesser von 13 mm für µXRF erhältlich. Für die 10-mm-Nano-Pellets haben wir zwei verschiedene Mounts entwickelt. Ein Mount im Dünnschliffformat, der bis zu 6 Nano-Pellets halten kann, und ein runder 1-Zoll-Mount, der bis zu 3 Nano-Pellets halten kann. Diese sind als Polymermounts erhältlich, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, oder als Aluminiummounts, die aus Flugzeugaluminium CNC-gefräst und mit Diamond Like Carbon (DLC) beschichtet sind.

Unser neuer 1-Zoll Aluminium Mount mit NFHS-2-NP Pellets bestückt und verpackt in unserem neuen Koffer.
Unser neuer 1-Zoll Aluminium Mount mit NFHS-2-NP Pellets bestückt und verpackt in unserem neuen Koffer.

Natürlich müssen nicht alle Plätze mit NFHS-2-NP gefüllt werden. Leere Stellen können mit anderen Materialien aus unserem Portfolio aufgefüllt werden, oder auch nur mit einem Dummy-Pellet, damit das Loch den Gasfluss in der Ablationszelle nicht stört.

NFHS-2-NP ist ein mikroanalytisch recharakterisiertes Material (RCM). Weitere zertifizierte Karbonate und Eisenerze werden folgen, ebenso wie Sets, die wir zusammengestellt haben. Diese Sets werden in einem speziell angefertigten und praktischen Koffer angeboten werden. Bleibt gespannt!

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