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Rastertunnelmikroskope verfälschen das Bild

Astronomie|Physik Technik|Digitales

Rastertunnelmikroskope verfälschen das Bild
Rastertunnelmikroskope bilden Oberflächen meist rauer ab, als diese tatsächlich sind. Zu diesem Schluss kommt ein britisch-kanadisches Wissenschafterteam nach einer umfangreichen Computeranalyse des Abbildungsvorganges. Die anziehenden Wechselwirkungen zwischen der Metallspitze des Rastertunnelmikroskops und den Atomen der abzubildenden Oberfläche könnten demnach stark genug sein, um Atome aus dieser hinauszulösen. Die Forscher berichten über ihre Analyse in der aktuellen Ausgabe von Physical Review Letters.

Das von Werner Hofer vom University College in London angeführte Team führte die bisher umfangreichsten Modellierungen zwischen den Atomen einer Metalloberfläche und der Spitze eines Rastertunnelmikroskops durch. Die von Fachkollegen als „tour-de-atomic-force“ bezeichneten Simulationen zeigen, dass zwischen dem sich an der Spitze des Mikroskops befindlichen Atoms und den Atomen der abzubildenden Oberfläche starke anziehende Wechselwirkungen auftreten. Dadurch können sich Atome aus dieser ablösen, was zu einer Verzerrung des Tunnelstromes zwischen der Oberfläche und der Mikroskopspitze führt. Da dieser Tunnelstrom von der Software der Mikroskope in ein Bild der Topographie der Oberfläche umgewandelt wird, weisen auch die Bilder eine Verzerrung auf – die Oberfläche erscheint zu rau.

Die Forscher hoffen, dass ihre Analyse unter anderem zu besseren Softwareprogrammen für Rastertunnelmikroskope führt. Dadurch könnten die Verzerrungen mit Hilfe eines Feedback-Algorithmus ausgeglichen werden.

Ein Rastertunnelmikroskop (STM für scanning tunneling microscope) benutzt den quantenmechanischen Tunnelstrom zwischen einer Metalloberfläche und einer Metallspitze zur Abbildung der Topographie leitender Oberflächen. Die verwendeten Metallspitzen sind oft so scharf, dass sich nur ein einzelnes Atom an der Spitze befindet. Da Rastertunnelmikroskope zu den wichtigsten Analyseinstrumenten sowohl in akademischen als auch in Industrielabors zählen, hat die Arbeit des Forscherteams eine hohe internationale Beachtung erlangt.

Stefan Maier
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