WikiDer > Rastertunnelmikroskopie
Rastertunnelmikroskopie (STM) ist eine Technik zur Bestimmung der Topographie eines Objekts auf atomarer Skala. Es ist rund 1980 entwickelt von Wissenschaftler des IBM-Forschungslabore. Die Entwicklung war eine große Revolution, denn die Technik war die erste mikroskopische Technik, die Atome wirklich individuell. Im 1986 die Entwickler erhalten Gerd Binnig und Heinrich Rohrer, für ihre Arbeit die Nobelpreis für Physik.
Das Rastertunnelmikroskop oder Rastertunnelmikroskop arbeitet nicht mit Wellen oder Partikeln, die ein Bild eines Objekts erzeugen, sondern mit einer Nadel (Sonde), deren Spitze nur ein einzelnes Atom groß ist. Diese Nadel wird knapp über das Objekt gebracht, so nah, dass die Wellenfunktionen der Nadel und des Objekts überlappen. Sobald das der Fall ist, Tunnelbau Elektronen auf: Elektronen können durch den Raum zwischen Objekt und Nadel tunneln, und ein Strom beginnt zu fließen. Aufgrund des exponentiellen Abklingens der Wellenfunktionen ist der Tunnelstrom stark vom genauen Abstand zwischen Objekt und Nadel abhängig; der Tunnelstrom kann durch Bewegen der Nadel nach oben oder unten eingestellt werden.
Um ein Bild zu erstellen, wird die Nadel zeilenweise über das Objekt bewegt; während dieser Bewegung wird versucht, den Tunnelstrom konstant zu halten. Die dazu erforderliche vertikale Bewegung ergibt ein Bild der Berge und Täler auf der Oberfläche des Objekts.
Um die Rastertunnelmikroskopie verwenden zu können, muss das Objekt elektrisch leitfähig sein. Andere Mikroskope wurden später auf der Grundlage ähnlicher Techniken entwickelt, zum Beispiel das Rasterkraftmikroskop, die diese Einschränkung nicht haben.
Bis zum Stromspannung an der Nadel und der Messung des Einflusses auf den Tunnelstrom kann man eine Aussage über die Eigenschaften der Atome im Objekt treffen.
Um die winzigen Bewegungen auszuführen, die ein Rastertunnelmikroskop erfordert, piezoelektrische Kristalle: Jene sind Kristalle die sich unter dem Einfluss einer elektrischen Spannung zusammenziehen und ausdehnen.
Mit dem Rastertunnelmikroskop lässt sich die Oberfläche nicht nur untersuchen, sondern auch beeinflussen: Durch geschickten Einsatz der Nadel und des elektrischen Feldes des Mikroskops kann man Atome auf der Oberfläche des Objekts manipulieren.
 | Siehe die Kategorie Rastertunnelmikroskop von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema. |