Atome tasten und identifizieren

Rasterkraftmikroskope können Elemente analysieren

Osaka (Japan)/Madrid (Spanien) - Hauchdünn verteilen Forscher einzelne Atomschichten auf Oberflächen. Mit den extrem feinen Spitzen von Rasterkraftmikroskopen (AFM) können sie diese Milliardstel Meter kleinen Strukturen sichtbar machen und manipulieren. Einem Team aus japanischen, spanischen und tschechischen Physikern gelang nun ein weiterer Erfolg mit diesen wichtigen Nanowerkzeugen. Über die Schwingungen der Mikroskopspitzen konnten sie erstmals sogar einzelne Atome quasi per Tastsinn identifizieren. Ihre Ergebnisse präsentieren die Wissenschaftler in der Zeitschrift "Nature".

"Mit der Identifizierung von Atomen auf einer Oberfläche könnten die heute schon herausragenden Möglichkeiten von Rasterkraftmikroskopen vervielfacht werden", sagt Óscar Custance von der Universität in Osaka. Zusammen mit Kollegen der Universidad Autónoma de Madrid und der tschechischen Akademie der Wissenschaften nutzte der Forscher die atomaren Kräfte, die zwischen der Mikroskopspitze und einzelnen Atomen auf der Oberfläche wirken. Diese verändern das Schwingungsverhalten der Spitze. Durch zahlreiche vergleichende Messungen und mit Eichkurven können diese Variationen nicht nur die Position eines Atoms, sondern auch seine chemische Identität offenbaren. So konnten die Wissenschaftler in Testmessungen unregelmäßig verteilte Zinn-, Blei- und Siliziumatome voneinander unterscheiden.

Mit diesem Erfolg avanciert das Rasterkraftmikroskop zu dem wohl wichtigsten Werkzeug der Nanowissenschaften. Neben atomgenauen Bildern aus der Nanowelt liefert es nun sogar detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung einer Nanostruktur. Damit rückt das Ziel, beliebig gestaltete Nanomodule Atom für Atom zusammenzusetzen, ein großes Stück näher.