Stichwort: Raster-Mikroskope
Die Werkzeuge der Nano-Forscher

"Insectenbelustigungen" und "mikroskopische Gemüths- und Augen-Ergötzung" gehörten in den Salons des 17. und 18. Jahrhunderts zum beliebten Zeitvertreib. Heute sind Mikroskope alles andere als ein Spielzeug - sie bahnen Wissenschaft und Technik den Weg in die atomare Welt.

HB/dpa HAMBURG. Zu den wichtigsten Werkzeugen der Nanoforscher zählen das Rastertunnel-, das Rasterkraft- und das Rasterelektronenmikroskop: Mit dem Rastertunnelmikroskop werden elektrisch leitende Materialien untersucht. Zwischen der metallischen Spitze des Mikroskops und der Probe tritt ein quantenmechanischer Effekt auf: Obwohl Mikroskopspitze und Probe durch einen winzigen Abstand getrennt sind, fließt ein messbarer Strom - einige Elektronen "tunneln" durch die trennende Barriere. Je nach Abstand ist der Tunnelstrom größer oder kleiner. Die Auflösung kann bei bis zu 0,1 Nanometer in horizontaler Richtung und 0,01 Nanometer in vertikaler Richtung liegen. Damit sind einzelne Atome darstellbar.

Das Rasterkraftmikroskop misst verschiedene zwischen den Atomen der Mikroskop-Spitze und der Probe auftretenden Kräfte. Unterhalb einer gewissen Distanz bewirken die Elektronen der Atome eine Abstoßung der Spitze von der Probe. Bei größeren Abständen wirken dagegen die so genannten Van-der-Waals-Kräfte anziehend. Die Methode ist ähnlich genau wie die Rastertunnelmikroskopie. Sie ist insbesondere für die biologische Forschung interessant, da mit ihr nicht-leitende Materialien untersucht werden können. Wie das Rastertunnelmikroskop kann auch das Rasterkraftmikroskop als eine Art winzige Pinzette dienen. Mit ihr lassen sich einzelne Atome aus einer Oberfläche lösen und an anderer Stelle wieder einfügen.

Das Rasterelektronenmikroskop tastet eine Probe mit einem gebündelten Elektronenstrahl ab. Die Wechselwirkungen zwischen Strahl und Probe werden erfasst und dreidimensional dargestellt. Das Verfahren erreicht eine Auflösung im Nanometer-Bereich, kann also einzelne große Moleküle erkennen. Da die Probe Strom leiten muss, wird auf biologisches Material ein dünner Metallfilm aufgedampft. Das Abtasten findet im Hochvakuum statt. Durch die aufwendige Präparation und das Vakuum werden biologische Proben oft beschädigt oder zerstört.

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