Kristallografie: Kristallen beim Wachsen zusehen
Ein Team von Wissenschaftlern um Xiaogang Liu von der Northwestern University in den USA hat eine Methode entwickelt, das Wachstum von Kristallen bereits im Bereich von Nanometern (Milliardstel Metern) zu verfolgen. Bisherige Verfahren setzen voraus, dass der Kristall wenigstens ein paar Millionstel Meter groß ist.
Der Trick der Forscher liegt darin, den Kristall extrem langsam zu füttern, indem sie ihm einzelne oder wenige Moleküle mit der so genannten Dip-Pen-Nanolithografie zugeben. Mit einem Rasterkraftmikroskop fahren sie nach jedem Schritt die Oberfläche ab und nehmen dabei deren Struktur auf. Bild für Bild ergibt sich so ein Film des Kristallwachstums auf Molekülebene.
Das Team demonstrierte die Vorgehensweise mit einer chemisch veränderten Variante der Aminosäure Lysin. Bei einer Temperatur von 20 Grad Celsius bildete die Substanz gleichseitige Dreiecke mit 100 Nanometer bis 10 Mikrometern Kantenlänge und einer Höhe von 5 bis 50 Nanometern. Steigerten die Wissenschaftler die Temperatur aber auf 35 Grad, strukturierten sich die Kristalle zu Würfeln um.
Die Ergebnisse zeigen, das die ersten Phasen der Kristallbildung nicht so einfach verlaufen, wie man das bislang angenommen hatte. Erst Mikroskope mit atomarer Auflösung erlauben einen Blick auf die Abläufe im ganz Kleinen.
Der Trick der Forscher liegt darin, den Kristall extrem langsam zu füttern, indem sie ihm einzelne oder wenige Moleküle mit der so genannten Dip-Pen-Nanolithografie zugeben. Mit einem Rasterkraftmikroskop fahren sie nach jedem Schritt die Oberfläche ab und nehmen dabei deren Struktur auf. Bild für Bild ergibt sich so ein Film des Kristallwachstums auf Molekülebene.
Das Team demonstrierte die Vorgehensweise mit einer chemisch veränderten Variante der Aminosäure Lysin. Bei einer Temperatur von 20 Grad Celsius bildete die Substanz gleichseitige Dreiecke mit 100 Nanometer bis 10 Mikrometern Kantenlänge und einer Höhe von 5 bis 50 Nanometern. Steigerten die Wissenschaftler die Temperatur aber auf 35 Grad, strukturierten sich die Kristalle zu Würfeln um.
Die Ergebnisse zeigen, das die ersten Phasen der Kristallbildung nicht so einfach verlaufen, wie man das bislang angenommen hatte. Erst Mikroskope mit atomarer Auflösung erlauben einen Blick auf die Abläufe im ganz Kleinen.
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