Eine Forschergruppe der Universität Augsburg hat die Rasterkraftmikroskopie im wahrsten Sinne des Wortes auf den Kopf gestellt: Während bei dieser Technik in der Regel eine feine Spitze die Atome einer zu untersuchenden Oberfläche abtastet und somit ein Bild erzeugt, funktioniert das Mikroskop der Augsburger Truppe genau umgekehrt. Dabei wird durch die Wechselwirkung zwischen einem einzelnen Atom der Oberfläche und den Atomen der Spitze diese selbst abgebildet. So konnten die Augsburger eine Auflösung von weniger als 100 Pikometern erzielen. Darüber berichten die Wissenschaftler in der Online-Ausgabe des Fachmagazins Science.
Das von Franz Giessibl und seinen Kollegen hergestellte Mikroskop kann selbst Strukturen sichtbar machen, die kleiner als ein einziges Atom sind. Dies funktioniert deswegen, weil ein einzelnes Kohlenstoffatom selbst als bildgebendes Element benutzt wird. In dem Experiment wurde dazu eine feine Wolframspitze in einem Abstand von nur wenigen Nanometern (Millionstel Millimetern) über das Atom bewegt.
Während dieses Vorgangs vibrierte die Spitze mit einer Amplitude von ebenfalls nur wenigen Nanometern auf und ab. Die Wechselwirkung mit dem einzelnen Kohlenstoffatom der Oberfläche führte nun dazu, dass sich die Frequenz dieser Vibration veränderte ? genauer gesagt wurde das Frequenzspektrum der mechanischen Schwingung um seine Harmonischen bereichert. Dieses Signal wurde dann von einem Computer in ein Bild der Atome der Wolframspitze umgewandelt.
Die Auflösung des Augsburger Mikroskops ist mit weniger als 100 Pikometern mehr als dreimal so gut wie die herkömmlicher Tunnelmikroskope. Die Forscher hoffen, dass ihre Technik innerhalb der nächsten Jahre einen breiten Einsatz in der Materialanalyse findet.
Stefan Maier
