Forschung in Dresden
Ionenstrahl bohrt winzige Löcher

Forschern des Forschungszentrums Rossendorf (FZR) in Dresden ist es gelungen, mit einem sehr fein gebündelten Ionenstrahl ein Loch von wenigen Nanometern Größe in die winzige Spitze eines Rasterkraftmikroskops zu bohren. Ein Nanometer sind ein Millionstel Millimeter.

hsn DÜSSELDORF.Das entspricht dem 50 Tausendstel eines Haardurchmessers oder vier bis fünf aneinander gereihten Atomen. Mit dieser Lochblende wollen die Forscher in Zukunft einzelne Ionen gezielt auf eine Materialoberfläche lenken. Damit könnten einzelne Atome verschiedener Elemente nanometergenau implantiert werden, wodurch sich die physikalischen Eigenschaften des Materials verändern lassen.

Der fokussierte Ionenstrahl ist ein ideales Instrument zur Untersuchung und Erzeugung von Nanostrukturen. Dabei handelt es sich um einen stark gebündelten Strahl geladener und beschleunigter Atome. Zumeist werden Kobalt, Gold, Gallium oder Silizium verwendet. Der Strahldurchmesser beträgt etwa 20 bis 50 Nanometer. Mit der winzigen Lochblende können die Forscher den Ionenstrahl auf einen Strahldurchmesser von etwa 20 bis 50 Nanometer bündeln und dafür sorgen, dass dieser nur wenige Nanometer bis einige 100 Nanometer in das Probenmaterial eindringt. So erreichen sie, dass der Ionenstrahl in dem Material nur Veränderungen in der Größe von einem einzigen Atom Material erzeugen kann.

Seit Jahren versuchen Forscher Materialien auf atomarer Ebene gezielt zu bearbeiten und zu verändern. Damit können auch die physikalischen Eigenschaften des Materials verändert werden. „Derartige Nanotechnologien unterscheiden sich von herkömmlichen Technologien neben der Miniaturisierung dadurch, dass bei Nano-Strukturen neue physikalische Wirkprinzipien, die so genannten Quanteneffekte, auftreten“, berichtet die Forscher des FZR.

Diese winzigen Quantenbauelemente werden nach Ansicht der Experten die Zukunft der Forschung mitbestimmen, da sie sich für noch schnellere elektronische Bauelemente oder zur Entwicklung neuer Sensoren eignen. Das Gemeinschaftsprojekt mit der Ruhr-Universität Bochum sowie der Universität Kassel ist somit ein wesentlicher Beitrag zur Grundlagenforschung für den Quantencomputer der Zukunft.

Das Forschungszentrum Rossendorf ist weltweit führend bei der Arbeit mit fokussierten Ionenstrahlen. Der Vorsprung besteht nach Aussagen der Forscher vor allem in der Vielfalt der chemischen Elemente, mit denen sie arbeiten.

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