Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried haben zusammen mit Kollegen aus Texas eine Superlinse für die Nanowelt entwickelt. In ihrem Experiment gelang es den Forschern, ein winziges Loch in einem Metallfilm mit Infrarotstrahlung einer Wellenlänge von zehn Mikrometern abzubilden. Die erzielte Auflösung liegt dabei weit unterhalb der gewöhnlichen Beugungsgrenze in der Mikroskopie. Die Forscher glauben, dass ihre Entdeckung zu einer neuen Form von Mikroskopie für Anwendungen in der Biologie und in den Materialwissenschaften führen wird.
Um die Beugungsgrenze zu durchbrechen, mussten Wissenschaftler bisher eine winzige Metallspitze in die unmittelbare Umgebung der zu untersuchenden Objekte bringen. Die Spitze führte dazu, dass Informationen des detailreichen optischen Nahfeldes in das Fernfeld gestreut wurden und somit mit einer Kamera aufgefangen werden konnten. Da das Nahfeld eines beleuchteten Objekts allerdings nur in einem Bereich von einigen Dutzend Nanometern in dessen Umgebung vorhanden ist, konnten mit diesem als Nahfeldmikroskopie bezeichneten Verfahren nur Objekte auf der Oberfläche eines Körpers abgebildet werden.
Rainer Hillenbrand und seine Kollegen haben nun ein Nahfeldmikroskop mit einer Superlinse ausgestattet, die das Nahfeld von Objekten unterhalb der Oberfläche in die Umgebung der Spitze transportiert. Die Linse selbst besteht aus einer dünnen Schicht aus Siliziumkarbid, die zwischen zwei Glasschichten eingeschlossen ist. Die Dicke der Schichtanordnung beträgt etwa 900 Nanometer.
Als Testobjekt wählten die Forscher einen Metallfilm mit nur etwa einem halben Mikrometer kleinen Löchern aus. Dann brachten sie die Linse zunächst auf diesem Film an, und ließen anschließend die Spitze ihres Nahfeldmikroskops über die Linse wandern. Zugleich wurde diese Anordnung mit Infrarotstrahlung einer Wellenlänge von zehn Mikrometern bestrahlt, und die an der Spitze gestreute Strahlung von einem Detektor aufgefangen.
Auf diese Weise konnte durch Abrasterung der flachen Linsenoberfläche ein Bild des Nahfeldes der darunterliegenden Löcher erzeugt werden ? obwohl diese fast einen Mikrometer weit von der Spitze entfernt waren. Die Spitze selbst befand sich somit weit außerhalb des Nahfelds der Löcher.
Die Forscher haben somit ein im Jahr 2000 von dem britischen Physiker John Pendry vorgeschlagenes Konzept erfolgreich demonstriert. Hillenbrand glaubt, dass diese Methode sowohl in der Zellbiologie als auch in der Mikroelektronik eingesetzt werden kann.
Science, Band 313, Seite 1595 Stefan Maier
