News: Atom-Gabel
Es ist gar nicht so einfach, eine einzelne Erbse mit einer Gabel aufzuspießen. Doch diese knifflige Arbeit ist nichts im Vergleich zu dem, was jetzt Forschern gelang: Sie schafften es, ein einzelnes Atom aufzugabeln.
© Physical Review Letters 90, 176102 (2003) (Ausschnitt)
Seitdem 1989 Wissenschaftler mit einem Rastertunnelmikroskop das Wort IBM aus einzelnen Xenon-Atomen auf einer Nickeloberfläche formten, gehört das Jonglieren mit Atomen schon fast zum Forscheralltag. Dabei wird eine Spannung an eine mikroskopisch feine Nadel angelegt, und so das Objekt auf elektrischem Wege in die Zange genommen.
Doch leider versagt diese Methode bei nichtleitenden Materialien. Aber möglicherweise haben nun Noriaki Oyabu und seine Kollegen von der Osaka University und vom Handai Frontier Research Center diese Hürde überwunden. Und auch in diesem Fall brachte ein Instrument den Durchbruch, das – ähnlich wie das Rastertunnelmikroskop – ursprünglich gar nicht dazu gedacht war, Atome zu manipulieren: ein Rasterkraftmikroskop.
Normalerweise gleitet die feine Nadelspitze eines solchen Mikroskops über eine Oberfläche und registriert dabei abstoßende und anziehenden Kräfte zwischen den Atomen in der Spitze und denen der Probe. Oyabu und seine Kollegen aber wollten keine Kräfte messen; sie wollten welche auf ein Material ausüben.
Deswegen pressten sie entgegen der sonstigen Gepflogenheiten die Silcium-Nadel gegen ein einzelnes Silicium-Atom. Und siehe da: die Forscher erzeugten an dieser Stelle ein Loch. Offenbar hatte der Druck das Teilchen von seinen Bindungen mit seinen Nachbarn befreit, sodass es sich stattdessen an die Nadelspitze heftete.
Oyabu und seine Kollegen konnten diesen Prozess auch umkehren: Einfach die Nadel wieder gegen das Loch gedrückt, und schon fiel das abtrünnige Atom an seinen ursprünglichen Platz zurück – so, als ob nie was gewesen wäre. Klingt nach einer einfachen Methode, mit der sich Atome aus leitenden und nichtleitenden Materialien gleichermaßen stapeln lassen.
"Tatsächlich aber", erklärt Ruben Perez von der University of Madrid, "ist es eines dieser Dinge, die man sich zwar leicht vorstellen kann, die aber gar nicht so einfach zu bewerkstelligen sind. Denn die Atome müssen sehr sanft und mit unheimlicher Präzision beweget werden." Òscar Custance vom Handai Frontier Research Center vergleicht das Anstippen eines einzelnen Atoms gar mit der Aufgabe, eine einzelne Wassermelone mit der Spitze des Empire State Buildings aus einem ganzen Feld herauszuheben.
Die Forscher können also durchaus Stolz auf ihre Leistung sein, insbesondere weil sie den Weg für Schaltkreise aus einzelnen Atomen frei geräumt haben. Doch das ist nach Custances Ansicht "noch Science-Fiction".
Doch leider versagt diese Methode bei nichtleitenden Materialien. Aber möglicherweise haben nun Noriaki Oyabu und seine Kollegen von der Osaka University und vom Handai Frontier Research Center diese Hürde überwunden. Und auch in diesem Fall brachte ein Instrument den Durchbruch, das – ähnlich wie das Rastertunnelmikroskop – ursprünglich gar nicht dazu gedacht war, Atome zu manipulieren: ein Rasterkraftmikroskop.
Normalerweise gleitet die feine Nadelspitze eines solchen Mikroskops über eine Oberfläche und registriert dabei abstoßende und anziehenden Kräfte zwischen den Atomen in der Spitze und denen der Probe. Oyabu und seine Kollegen aber wollten keine Kräfte messen; sie wollten welche auf ein Material ausüben.
Deswegen pressten sie entgegen der sonstigen Gepflogenheiten die Silcium-Nadel gegen ein einzelnes Silicium-Atom. Und siehe da: die Forscher erzeugten an dieser Stelle ein Loch. Offenbar hatte der Druck das Teilchen von seinen Bindungen mit seinen Nachbarn befreit, sodass es sich stattdessen an die Nadelspitze heftete.
Oyabu und seine Kollegen konnten diesen Prozess auch umkehren: Einfach die Nadel wieder gegen das Loch gedrückt, und schon fiel das abtrünnige Atom an seinen ursprünglichen Platz zurück – so, als ob nie was gewesen wäre. Klingt nach einer einfachen Methode, mit der sich Atome aus leitenden und nichtleitenden Materialien gleichermaßen stapeln lassen.
"Tatsächlich aber", erklärt Ruben Perez von der University of Madrid, "ist es eines dieser Dinge, die man sich zwar leicht vorstellen kann, die aber gar nicht so einfach zu bewerkstelligen sind. Denn die Atome müssen sehr sanft und mit unheimlicher Präzision beweget werden." Òscar Custance vom Handai Frontier Research Center vergleicht das Anstippen eines einzelnen Atoms gar mit der Aufgabe, eine einzelne Wassermelone mit der Spitze des Empire State Buildings aus einem ganzen Feld herauszuheben.
Die Forscher können also durchaus Stolz auf ihre Leistung sein, insbesondere weil sie den Weg für Schaltkreise aus einzelnen Atomen frei geräumt haben. Doch das ist nach Custances Ansicht "noch Science-Fiction".
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