Teilchenbillard

News: Teilchenbillard

Auch wenn es auf den ersten Blick gar nicht so aussieht, haben Quantenphysiker und Vogelkundler doch ganz ähnliche Probleme: Sie können jeweils nicht zu dicht an ihre Untersuchungsobjekte heran, ohne diese durch die Beobachtungen stark zu beinflussen. Manche Teilchenforscher indes können das Problem auch zu ihrem Vorteil nutzen. Denn schon lange träumen sie davon, ein Molekül Atom für Atom zusammenzusetzen. Mit Hilfe von Rastertunnelmikroskopen ist das schon länger möglich, allerdings bei extrem niedrigen Temperaturen. Jetzt gelang es endlich auch bei Raumtemperatur, einzelne Atome über eine Oberfläche zu schubsen.

Was Anfang der 80iger Jahre noch einem Wunder gleichkam, ist heute schon wissenschaftlicher Alltag: Mit Rastersondenmikroskopen lassen sich einzelne Atome beobachten und sogar bewegen. Aus einer Probe lassen sich mit feinen Sondenspitzen schwach gebundene Atome herauslösen und beiseite schieben. "So werden die Teilchen praktisch klebrige Kügelchen, die wir benutzen können, um sie wieder zu größeren Verbänden zu arrangieren", erklärt John Pethica. Dem Physiker und seine Kollegen von der University of Oxford gelang das nun auch bei Raumtemperatur (Nature vom 13. April 2000).

Um die thermische Eigenbewegung der zu reduzieren, mussten die Proben bislang auf sehr niedrige Temperaturen heruntergekühlt werden, was die Kosten für solche Untersuchungen empfindlich in die Höhe treibt. Pethica und seine Mitarbeiter verwendeten Bromatome, die sie auf eine Kupferoberfläche gaben. Die metalle Oberfläche ist keineswegs eben sondern erinnert eher an einen Eierkarton. Außerdem treten die beiden chemischen Elemente in starke Wechselwirkung miteinander, sodass die Brom-Atome nicht mehr zittern können. Mit der Sondenspitze steuerten die Wissenschaftler einzelne Bromatome an und erhitzten sie kurz durch einen schwachen Stromstoß. Das löste die Kupfer-Brom-Bindung für einen kurzen Moment. In diesem Augenblick konnten die Forscher das Brom-Atom mit der Mikroskop-Sonde in eine benachbarte benachbarte Position auf der Kupferoberfläche stoßen.

Auch andere Wissenschaftler berwerten diese Experimente als großen Erfolg. Durch sie würde das ganze Gebiet der Rastersondenmikroskopie ein gutes Stück vorangebracht. So sind Festplatten vorstellbar, die Daten in einzelnen Atomen speichern, oder die bereits erwähnten, buchstäblich "handgemachten" Moleküle. "Aber davon sind wir noch weit entfernt", schließt Pethica.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 6.1.2000
Mikrotaster für atomare Landschaften
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 19.5.1999
Ein chemisches Mikroskop für die Nanotechnik
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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