Eine Forschergruppe aus Spanien hat erstmals die strukturelle Veränderung einer Kristalloberfläche mit atomarer Auflösung abgebildet. Dazu erwärmten die Forscher eine dünne Schicht von Bleiatomen auf einer Siliziumoberfläche und tasteten diese gleichzeitig mit der extrem feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops ab. Auf diese Weise konnte eine Filmaufnahme der Atombewegungen hergestellt werden. Darüber berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94, Artikel 046101).
Das größte Problem der Forscher um José Gómez-Rodríguez bestand darin, die Spitze ihres Rastertunnelmikroskops während der Erwärmung der zu untersuchenden Oberfläche konstant über demselben Bereich zu halten. Dazu mussten die Forscher eine spezielle Kammer konstruieren, die weitgehend von Vibrationen und anderen störenden Einflüssen aus der Umgebung abgeschottet werden konnte.
Ein Rastertunnelmikroskop besteht im Wesentlichen aus einer extrem spitzen Metallspitze ? im Idealfall sollte sich nur ein einzelnes Atom an deren Ende befinden. Wenn eine derartige Spitze einer leitenden Oberfläche auf nur wenige Nanometer angenähert wird, so beginnt bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Strom zwischen Spitze und Oberfläche zu fließen, der so genannte Tunnelstrom. Da die Größe dieses Stroms vom Abstand zwischen Spitze und Oberfläche abhängt, lässt sich auf diese Weise durch Rasterung ein Bild der Oberfläche erstellen.
In ihrem Experiment konnten die Forscher so die Strukturänderung ihrer Bleischicht bei einer Erwärmung von 40 auf 136 Grad Kelvin direkt in Form eines Films festhalten. Die Forscher glauben, dass ihr stabiles Mikroskopverfahren gewinnbringend in den Materialwissenschaften eingesetzt werden kann.
Stefan Maier
