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Sehr geehrte Damen und Herren,
liebe Leserinnen und Leser,
bereits im ersten Band der N.i.Ke. Schriftenreihe des Netzwerks zur interdisziplinären Kulturerhaltung hatte ich angeführt, dass bei der Untersuchung von kulturellen Artefakten naturwissenschaftliche Untersuchungsmethoden zunehmend an Bedeutung gewinnen, sie eigentlich unverzichtbar geworden sind.
Ein besonders einprägsames Beispiel dieser fächerübergreifenden Zusammenarbeit zwischen Geisteswissenschaften, Naturwissenschaften und Restaurierungswissenschaften war die Ausstellung Johannes Vermeer. Vom Innehalten, die in diesem Jahr in der Gemäldegalerie Alter Meister in den staatlichen Kunstsammlungen Dresden gezeigt wurde. Eigens für diese Ausstellung wurde das Gemälde Brieflesendes Mädchen am offenen Fenster einer grundlegenden Restaurierung unterzogen. Diese Restaurierung diente jedoch nicht nur der Reparatur des Bildes. Um sich dem ursprünglichen Zustand des Gemäldes zwischen 1657 und 1659 anzunähern, wurden später hinzugefügte Malschichten großflächig abgenommen. Möglich wurde dies durch unterschiedliche, bildgebende materialwissenschaftliche Untersuchungen im Vorfeld, welche die wissenschaftlichen Grundlagen für die Diskussion über den weiteren Umgang mit der Lesenden schufen.
Materialanalytische Verfahren wurden und werden ständig weiterentwickelt und optimiert. Sei es, um aus einer Vielzahl von Einzelmessungen ein Gesamtbild zu erstellen, oder die Größe einer Probenentnahme so zu reduzieren, dass von einer „minimal-invasiven“ oder „quasi nicht-invasiven“ Untersuchung ausgegangen werden kann. Nun feiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, zusammen mit ihren Vorgängerinstitutionen, den königlichen Versuchsanstalten, in diesem Jahr ihren einhundertfünfzigsten Geburtstag. Sie blickt damit auf eine lange Tradition materialwissenschaftlicher Analysen zurück, an deren Beginn beispielsweise die metallographischen Untersuchungen von Adolf Martens stehen. Derartige Untersuchungen bilden auch heute noch einen wesentlichen Bestandteil archäometallurgischer Forschung. Die Historie bzw. die Weiterentwicklung der Methodik lässt sich hier besonders gut nachzeichnen. Jedoch blicken auch Verfahren zur Charakterisierung weiterer Werkstoffe, wie Glas, Keramik, oder organischer Materialien auf eine lange Geschichte zurück.
Die in diesem Band der N.i.Ke.-Schriftenreihe präsentierten Beiträge dokumentieren einerseits aktuelle Forschungsarbeiten, die erst in diesem Jahr in entsprechenden Fachjournalen publiziert wurden, andererseits liegen einige der Arbeiten bereits 50 Jahre zurück. Sie bekunden damit nicht nur die materialtechnologische und historische Bandbreite der Projekte, sondern offenbaren die Vielfältigkeit kulturhistorischer oder restauratorischer Fragestellungen, zu deren Beantwortung natur- und materialwissenschaftliche Forschung wesentliche Beiträge liefern können.
Ich bedanke mich bei allen Kolleginnen und Kollegen, die zur Erstellung dieser dritten Ausgabe der N.i.Ke. Schriftenreihe des Netzwerks zur interdisziplinären Kulturerhaltung beigetragen haben. Ihre Aufsätze ermöglichen den Blick in die Vielfältigkeit materialwissenschaftlicher Untersuchungen im Bereich Kunst- und Kulturgut. Ich wünsche Ihnen viel Spaß auf dieser kleinen Zeitreise.
The study of laser-fabricated periodic nanostructures is one of the leading topics of today’s photonics research. Such structures on the surface of metals, semiconductors, dielectrics, or polymers can generate new material properties with special functionalities. Depending on the specific material parameters and the morphology of the structures, new devices such as microlasers, optical nanoswitches, optical storage devices, sensors or antifraud features can be realized. Furthermore, laser-generated surface textures can be used to improve the tribological properties of surfaces in contact and in relative motion—to reduce friction losses or wear, to modify the wettability or the cell and biofilm growth properties of surfaces through bioinspired laser engineering, for emerging medical applications, or as decoration elements for the refinement of precious goods.
This Special Issue “Laser-Generated Periodic Nanostructures” focuses on the latest experimental and theoretical developments and practical applications of laser-generated periodic structures that can be generated in a “self-organized” way (laser-induced periodic surface structures, LIPSS, ripples) or via laser interference-based direct ablation (often referred to as direct laser interference patterning, DLIP). We aimed to attract both academic and industrial researchers in order to collate the current knowledge of nanomaterials and to present new ideas for future applications and new technologies. By 8 August 2021, 22 scientific articles have been published in the Special Issue.
Topical issue: Ellipsometry
(2022)
Ellipsometry is a matured experimental method, whose roots reach back into the early phase of modern optics itself. It is often attributed to be invented by Paul Drude in the last decade of the 19th century, but similar techniques had already been applied for years before Drude started his work. With this Special Issue about ellipsometry and related techniques, we hope to bring more attention to this method and advance and propagate it to be used by a broader community.
Laser material processing is an emerging technology that generates surface functionalities on the basis of optical, mechanical, or chemical properties. In the form of laser surface texturing (LST), it has attracted a remarkable amount of research to tailor surface properties towards various tribological applications. The main advantages of this single-step, laser-based technology are the contactless machining, featuring a high flexibility, efficiency, and speed, along with the excellent quality of the processed products. LST can be applied precisely localized to sub-micrometric areas, but, via laser beam scanning, it is also feasible for structuring large surface areas at the square meter size.
This Special Issue focuses on the latest developments concerning the tribological performance of laser-generated periodic surface nano- and microstructures and their applications. This includes the laser-based processing of different surface patterns, such as “self-organized” laser-induced periodic surface structures (LIPSS, ripples), grooves, micro-spikes, hierarchical hybrid nano-/micro-structures, microfeatures generated by direct laser interference patterning (DLIP), or even dimples or other topographic geometries shaped by direct laser modification or ablation. The applications of these periodically nano- and micro-patterned surfaces may improve the lubricated or non-lubricated tribological performance of surfaces in conformal and even non-conformal contact through a reduction of wear, a variation of the coefficient of friction, altered load carrying capacity, etc., resulting in energy saving, improved reliability, increased lifetimes as well as durability, leading in turn to extended maintenance intervals/reduced down-time. This can be beneficial in terms of bearings, gears, engines, seals, cutting tools, or other tribological components. Fundamental aspects addressed may involve the investigation of the relevant physical and chemical effects accompanying the laser-generated nano- and microscale topographies, such as alterations of the material structures, the hardness, superficial oxidation, the role of additives contained in lubricants, surface wettability, micro-hydrodynamic effects, etc.
For this Special Issue we aim to attract both academic and industrial researchers and would like to provide a bridge between research in the fields of tribology and laser material processing in order to foster the current knowledge and present new ideas for future applications and new technologies.
Characterization of Nanoparticles: Measurement Processes for Nanoparticles surveys this fast growing field, including established methods for the physical and chemical characterization of nanoparticles. The book focuses on sample preparation issues (including potential pitfalls), with measurement procedures described in detail. In addition, the book explores data reduction, including the quantitative evaluation of the final result and its uncertainty of measurement. The results of published inter-laboratory comparisons are referred to, along with the availability of reference materials necessary for instrument calibration and method validation. The application of these methods are illustrated with practical examples on what is routine and what remains a challenge.
In addition, this book summarizes promising methods still under development and analyzes the need for complementary methods to enhance the quality of nanoparticle characterization with solutions already in operation.
The Scope of the Workshop was to provide a forum for discussion on progress in development, characterisation and application of reference nanomaterials. Results of recently finsihed national and international research projects have been presented. Moreover, the need for future developments have been addressed.
Attendees of teh Workshop were expected to be experts from academia, research institutes, regulatory bodies and industry working or interested in the area of reference nanomaterials.
The following structure of Workshop was planned: the main focus of the first day was on reference material needs and development, while teh second day was focussed on reference materials characterisation and standardisation.
Over 111 participants frm 13 countries and teh European Joint Research Centre have regsitered for the Workshop with 16 platform presentations and 42 poster contributions grouped in 2 sessions and 10 topical areas.
A summary of the observations, analysis and conclusions of the Workshop is made including an overview table of links to information on existing reference nanomaterials.