58/00 - 20. Juli 2000
In der Science-Ausgabe vom 21. Juli:
Mikroskopie mit subatomarer Auflösung - Microscopy with Subatomic
Resolution
Augsburger Physiker machen Strukturen innerhalb einzelner Atome sichtbar
(Sperrfrist 20. Juli 2000, 20.00 Uhr)
Wissenschaftlern der Universität Augsburg ist es erstmals
gelungen, Strukturen innerhalb einzelner Atome mittels eines Mikroskops sichtbar
zu machen und die Elektronenwolken eines Atoms direkt abzubilden. Wie in der
Ausgabe des Magazins Science vom 21. Juli 2000 berichtet wird [F. J. Giessibl,
S. Hembacher, H. Bielefeldt, J. Mannhart, Science vol. 289, pp 422-425 (2000)],
wurde hierfür am Institut für Physik der Universität Augsburg ein
Rasterkraftmikroskop mit optimierter Auflösung entwickelt.
In der Rasterkraftmikroskopie wird eine Probe mit einer feinen Spitze, die sich
am Ende eines winzigen Federbalkens befindet, abgetastet und aus der Bewegung
der Spitze das Mikroskopiebild gewonnen.
In dem in Augsburg entwickelten Mikroskop (Abb. 1*) wurde in einem neuartigen
Verfahren eine aus einkristallinem Quarz gefertigte Stimmgabel als Federbalken
verwendet und die Oberfläche eines Siliziumchips abgebildet. Die hiermit
erreichte Auflösung ist einzigartig: Die Bilder der einzelnen Atome zeigen
in den Atomen eine an einen Pilz mit Stiel und Hut erinnernde Doppelstruktur
(siehe Abb. 2*). Diese Struktur resultiert aus der räumlichen Verteilung
der anziehenden Kraft zwischen Spitze und Probe: zwei vom Spitzenatom ausgehende
Atomorbitale (Elektronenwolken) werden separat abgebildet.
Die Forscher erwarten, dass es in Zukunft gelingen wird, mit diesem Verfahren
die Elektronenwolken von einer Vielzahl von Atomen in verschiedenartigen
Kristallen abzubilden, um damit ein verbessertes Verständnis des Verhaltens
von Elektronen in Festkörpern zu erzielen.
Dr. Gießibl leitet die Rastersondenmikroskopiegruppe am Lehrstuhl von
Prof. Dr. Jochen Mannhart an der Universität Augsburg. Er arbeitet derzeit
an seiner Habilitation zum Thema "Progress in Atomic Force Microscopy" und ist
Träger des deutschen Nanowissenschaftspreises 2000
(http://www.Presse.Uni-Augsburg.DE/unipressedienst/2000/pm2000_020.html).
Kontakt und weitere Informationen:
Dr. Franz Gießibl
Experimentalphysik VI/EKM
Institut für Physik der Universität Augsburg
D-86135 Augsburg
Deutschland
Telefon: +49-821-598-3675
Telefax.: +49-821-598-3652
e-mail: franz.giessibl@physik.uni-augsburg.de
Microscopy with Subatomic Resolution
Prof. Dr. Jochen Mannhart
Experimentalphysik VI/EKM
Institut für Physik der Universität Augsburg
D-86135 Augsburg
Deutschland
Telefon: +49-821-598-3650
Telefax.: +49-821-598-3652
e-mail: jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de
* Die Abbildungen können als Farbabzüge oder Dateien bei den genannten
Ansprechpartnern oder über die Pressestelle der Universität Augsburg
(Telefon 0821/598-2096, Fax -5288, e-mail: klaus.prem@presse.uni-augsburg.de)
angefordert werden. Sie finden sich auch auf der idw-Ausgabe dieses
UniPressedienstes unter
http://idw.tu-clausthal.de/public/zeige_pm.html?pmid=23045
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Microscopy with Subatomic Resolution
Scientists of the University of Augsburg have built an advanced
scanning force microscope, the first microscope to provide images of individual
atoms with subatomic resolution. As described in an article published in the
July 21 issue of Science [F. J. Giessibl, S. Hembacher, B. Bielefeldt, J.
Mannhart, Science vol. 289, pp 422-425 (2000)], the physicists have directly
imaged electronic orbitals of an individual atom with this microscope.
In scanning force microscopy, the surface of a sample is scanned with a fine
tip, which is attached to the end of a small cantilever. The microscopic motion
of the tip is measured to yield a direct image of the surface.
In the advanced microscope developed (figure 1*), a specially designed
cantilever consisting of a tuning fork fabricated from single crystalline quartz
is used to scan the surface of a silicon wafer. The resolution achieved with
this technology is unique: the images of the atoms show a clear double-structure
within the atoms, reminiscent of the stem and the cap of a mushroom (figure 2*).
This pattern reveals the spatial variation of the chemical binding force
attracting the tip to the sample: two electron clouds (atomic orbitals)
originating from the final atom of the tip are imaged as separate objects.
The Augsburg researchers plan to image the internal structure of a variety of
atoms embedded into diverse crystalline environments to improve the
understanding of the properties of electrons in solids.
Contact persons:
Dr. Franz Gießibl
Experimentalphysik VI/EKM,
Institute of Physics
University of Augsburg
D-86135 Augsburg
Germany
Fon: + 49 821 598 3675
Fax: +49 821 598 3652
E-mail: franz.giessibl@physik.uni-augsburg.de
Prof. Dr. Jochen Mannhart
Experimentalphysik VI/EKM
Institute of Physics
University of Augsburg
D-86135 Augsburg
Germany
Fon: + 49 821 598 3650
Fax: + 49 821 598 3652
E-mail: jochen.mannhart@physik.uni-augsburg.de
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am Donnerstag, den 20. Juli 2000