Die geplante Beschaffung umfasst kombinierte Atomic-Force-Microscopy-(AFM)-Systeme für den Betrieb unter Umgebungsdruck sowie unter Hochvakuumbedingungen, welche in die experimentelle Infrastruktur des Exzellenzclusters der Technischen Universität Wien integriert werden sollen. Ziel ist der Aufbau einer hochauflösenden, gezielt sowohl in Umgebungsdruck als auch Hochvakuum einsetzbaren Charakterisierungsplattform. Diese wird einem breiten Kreis von Forschenden zur Untersuchung funktionaler Materialien unter definierten physikalischen, chemischen und elektrochemischen Randbedingungen zur Verfügung stehen.

Die wissenschaftlichen Fragestellungen des Exzellenzclusters erfordern die detaillierte Analyse struktureller, elektrischer und magnetischer Eigenschaften auf der Nanometer- und Subnanometerskala. Im Fokus stehen insbesondere die Erforschung von Defektphysik, Ladungslokalisierungsphänomenen wie Polaronen, magnetischen Oberflächenzuständen sowie deren Bedeutung für katalytisch relevante Prozesse. Diese Untersuchungen machen es zwingend erforderlich, Messungen sowohl unter Umgebungsbedingungen (einschließlich Flüssigkeits- und Temperaturbetrieb) als auch unter Hochvakuum mit identischer Probenkonfiguration durchführen zu können, um systematische Vergleichbarkeit und wissenschaftliche Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Aus den genannten Zielsetzungen ergeben sich eine Reihe nicht substituierbarer technischer Anforderungen an das Gesamtsystem. Dazu zählen die vollständige Unterstützung aller relevanten AFM-Modi einschließlich magnetischer, elektrischer und piezoresponsiver Verfahren (u. a. MFM, EFM, KPFM, PFM und C-AFM), die wechselseitige Nutzbarkeit magnetischer Messmodi sowohl im Hochvakuum- als auch im Umgebungsbetrieb sowie die Möglichkeit zur simultanen elektrischen und magnetischen Charakterisierung. Darüber hinaus sind ein integriertes, präzise geregeltes Magnetfeldsystem für in-plane- und out-of-plane-Felder, eine hohe Langzeitstabilität mit automatischer Driftkompensation für mehrstündige Messungen sowie adaptive Scan- und Regelungsmechanismen zur stabilen Abbildung bei stark variierenden Kraftgradienten zwingend erforderlich.

Ein weiteres wesentliches Kriterium stellt die nahtlose Kombinierbarkeit beider Systeme ohne Proben-Neumontage dar. Nur dadurch kann gewährleistet werden, dass identische Probenbereiche unter verschiedenen Umgebungsbedingungen untersucht werden, ohne zusätzliche systematische Unsicherheiten einzuführen. Ergänzend ist eine vollständig dokumentierte, offene Python-Schnittstelle mit nativer Jupyter-Notebook-Integration erforderlich, um die Einbindung in einer universitätsweiten Automatisierungs- und Reproduzierbarkeitsinitiative sicherzustellen, und einen effizienten Mehrnutzerbetrieb zu ermöglichen.

Eine umfassende Analyse des nationalen und internationalen Marktes hat ergeben, dass ausschließlich die Firma Park Systems ein integriertes und komplementär kombiniertes AFM-Gesamtsystem anbietet, das sämtliche genannten MUSS-Kriterien in einer konsistenten, kompatiblen Architektur erfüllt. Insbesondere die kombinierte und vollständig integrative Nutzung eines Hochvakuum-AFM (Park NX-Hivac) und eines Umgebungs-AFM (Park NX10) mit identischer Bedien- und Steuerungslogik sowie vollständig kompatibler Messmodi ist in dieser Form bei keinem anderen Hersteller verfügbar.

Andere am Markt erhältliche Systeme erfüllen einzelne Teilanforderungen, sind jedoch nicht in der Lage, die Gesamtheit der zwingenden wissenschaftlich-technischen Anforderungen abzudecken, ohne erhebliche funktionale Einschränkungen oder methodische Brüche in Kauf zu nehmen. Eine Reduktion oder Anpassung der Anforderungen ist nicht möglich, da dies die Erreichung der wissenschaftlichen Zielsetzungen des Exzellenzclusters wesentlich beeinträchtigen oder unmöglich machen würde.