Mikroskop enthüllt Ladung von Atomen

Neuer Durchbruch in der Nanotechnologie

Ein internationales Forscherteam hat einen wichtigen Durchbruch auf dem Gebiet der Nanotechnologie erzielt: Die Wissenschaftler konnten zum ersten Mal den Ladungszustand von einzelnen Atomen direkt mittels Rasterkraftmikroskopie (RKM) messen. Die Präzision, mit der sie dabei zwischen ungeladenen bzw. positiv oder negativ geladenen Atomen unterscheiden konnten, betrug eine einzelne Elektronenladung bei einer nanometergenauen räumlichen Auflösung.

Nanotechnologie

Dies eröffnet nach Angaben der Forscher der Universitäten Regensburg und Utrecht sowie von IBM in „Science“ neue Möglichkeiten für die Erforschung von Nanostrukturen und Bausteinen auf atomarer und molekularer Skala in Anwendungsbereichen wie etwa der molekularen Elektronik, der Katalyse oder der Photovoltaik.

Wichtiger Fortschritt in der Nanoforschung

Die Forscher um Leo Gross, Fabian Mohn und Gerhard Meyer berichten in ihrer Science-Studie, wie sie einzelne, unterschiedlich geladene Gold- und Silberatome abbilden und deren Ladungszustand aufgrund kleinster Unterschiede in der Kraft zwischen der Spitze eines Rasterkraftmikroskops und diesen Atomen exakt bestimmen konnten.

Im Gegensatz zum Rastertunnelmikroskop (RTM), das auf elektrisch leitfähige Proben angewiesen ist, kann das RKM auch für nichtleitende Proben verwendet werden. In der molekularen Elektronik, in der die Verwendung von Molekülen als Bausteine in zukünftigen Schaltkreisen und Prozessoren erforscht wird, werden nichtleitende Trägersubstanzen benötigt.

Aktuelle Experimente bauen auf früheren Studien auf

Die jüngsten Ergebnisse schließen sich einer Reihe grundlegender wissenschaftlicher Erkenntnisse an, die IBM Forschern in den letzten Jahren gelungen sind: So konnten Wissenschaftler am IBM Almaden Research Center in Kalifornien 2008 erstmals die Kraft messen, die benötigt wird, um ein Atom auf einer Oberfläche zu verschieben. Dies bahnte den Weg für die aktuellen Experimente.

2007 demonstrierte das Team um Meyer ein Molekül, das kontrolliert zwischen zwei Zuständen geschaltet werden konnte, ohne Veränderung seiner äußeren Form.

(IBM Deutschland, 16.06.2009 - DLO)