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Atomkraftmikroskop

Mikroskop macht chemische Bindungen sichtbar

Ein neues Atomkraftmikroskop macht mit Hilfe eines CO-Moleküls, welches als Vergrößerungsglas dient, chemische Bindungen sichtbar.

Zürich (Schweiz). Einem Forscherteam aus der Schweiz ist es gelungen mit einem sogenannten Atomkraftmikroskop die chemischen Verbindungen eines Kohlenstoffmoleküls bis auf wenige milliardstel Millimeter genau zu messen und sichtbar zu machen. Dieses spezielle Mikroskop nutzt dabei ein CO-Molekül, welches bei der Untersuchung als eine Art Vergrößerungsglas dient, für einen detaillierten Blick auf die chemischen Verbindungen. Die Forscher berichten in der Fachzeitschrift Science, dass Ihnen jetzt ein neues Werkzeug zur Verfügung stehe, welches dabei hilft chemische Verbindungen genaustes zu untersuchen und dabei helfen könne große Schritte in der Materialforschung zu machen.

Leo Gross vom IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon bei Zürich und seine Kollegen untersuchten als erstes ein Fullerenmolekül. Dieses besteht aus 60 Kohlenstoffatome, welche sich fast kreisförmig anordnen. Mit Hilfe des neuen Atomkraftmikroskopes tasteten die Forscher das Fullerenmolekül genausten ab und erhielten bis dahin ungesehen Bilder sowie die genausten Messergebnisse, die jemals von einem Molekül gemacht wurden.

An der Spitze des Atomkraftmikroskopes sitzt ein einziges CO-Molekül, welches ohne direkten Kontakt seine Eigenschaften ändern, sobald es sich dem zu untersuchenden Molekül nähert. Bei der Untersuchung des Fullerenmolekül änderten sich die elektrischen Eigenschaften des CO-Moleküls. Aus den Veränderungen können die Wissenschaftler unter anderem die Elektronendichte sowie die Länge der chemischen Bindungen ermitteln. Das Atomkraftmikroskop ist zudem in der Lage sehr präzise Bilder der Elektronenverteilung verschiedener Moleküle zu machen.

In weiteren Versuchen wollen Gross und seine Kollegen die elektrischen Verbindungen von Graphen genauer unter die Lupe nehmen. Sie erhoffen sich davon, dass der Bau elektrischer Schaltkreise auf Graphenbasis erleichtert und verbessert werden kann.

Aber selbst ohne die Graphenmessung kann das Atomkraftmikroskop mit seiner atomgenauen Ladungsmessung zahlreiche neue Erkenntnisse über verschiedene Werkstoffe sowie atomare Prozesse liefern. So wären beispielsweise Nanoschaltkreise vorstellbar, welche nur noch ein einziges Elektron benötigen, dass zwischen den zwei Basiswerten "0" und "1" unterscheidet. Derzeit bewegen sich bei den kleinsten Nanoschaltkreisen immer noch hunderttausende Elektronen zwischen den einzelnen Schaltprozessen.

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