Elektronenmikroskope zeigen Strukturen in einer exzellenten Auflösung. Für Oberflächenwissenschaftler gibt es jedoch ein gewaltiges Problem: Der Elektronenstrahl durchdringt die obersten Atomschichten, wobei ein verschmiertes Bild entsteht und die Anordnung der Atome gestört wird. Reaktionsträge (inerte) Heliumatome würden dagegen nicht mit der Oberfläche reagieren. Doch Strahlen von Atomen müssen mit Lasern oder magnetischen Feldern umgelenkt werden, was nur geringe Umlenkungen ermöglicht. Ohne die Möglichkeit, den Strahl zu fokussieren, entspräche die Konstruktion eines Atommikroskops dem Bau eines optischen Mikroskops „in den Tagen, als es noch keine optischen Linsen gab”, meint William Allison vom Cavendish Laboratory in Cambridge.

Allison und sein Kollege Bodil Holst haben einen Spiegel hergestellt, der einen Strahl aus Heliumatomen bündeln kann (Nature vom 20. November 1997). Ausgangsmaterial war eine dünne Scheibe aus kristallinem Silizium, da Heliumatome von den äußeren Atomen des Gitters ohne Energieverlust zurückprallen, weshalb das Material gut für hochreflektierende Spiegel geeignet ist. Indem die Wissenschaftler den 50 Mikrometer dünnen Kristall durch einen elektrischen Spannungswechsel biegen, können sie den Atomstrahl in einem extrem kleinen Punkt fokussieren und so bei Messungen eine außerordentlich hohe Auflösung erreichen. „Jetzt können wir daran denken, alle Arten von Atominstrumenten zu bauen, die analog zu optischen Geräten sind”, sagt Allison.

Obwohl bereits in der Vergangenheit Atome mit anderen Methoden reflektiert wurden, ist dies der erste gebogene Spiegel, mit dem sich die Strahlen auch wirklich bündeln lassen.