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Atome sichtbar machen mit dem Rastertunnelmikroskop

Das neue Rastertunnelmikroskop (engl. scanning tunneling microscop, STM) ist eingetroffen!

Schon bei den ersten Messungen an einer Graphitoberfläche konnten wir mit viel Geduld und Anpassen der Parameter atomare Auflösung erreichen.

STM-Aufnahme einer Graphitoberfläche in atomarer Auflösung (Ausschnitt: 1 nm x 1 nm)

Das Rastertunnelmikroskop fährt mit einer metallischen Spitze eine elektrisch leitende Oberfläche ab. Der Abstand zwischen Spitze und Oberfläche liegt dabei in einem Bereich von unsichtbar kleinen Nanometern (1 Nanometer = 1 Millionstel Millimeter).

Wird zwischen Spitze und Oberfläche eine elektrische Spannung angelegt, kann ein kleiner Tunnelstrom gemessen werden, obwohl zwischen den Elektronen der Spitze und der Oberfläche keine direkte leitende Verbindung existiert. Die Ursache dafür liegt in dem quantenmechanischen Tunneleffekt, der bei sehr kleinen Abständen auftritt.

Der Tunnelstrom reagiert sehr empfindlich auf kleinste Abstandsänderungen, wodurch beim Abfahren der Oberfläche Erhöhungen und Vertiefungen aufgezeichnet werden können. Diese erlauben einen Rückschluss auf die tatsächliche Struktur der Oberfläche bis zur atomaren Auflösung.

STM-Aufnahme einer Graphitoberfläche, Ausschnitt 5 Nanometer mal 5 Nanometer

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