Nanokosmos sichtbar gemacht
Daten der Rasterkraftmikroskopie sind künftig direkt vergleichbar.
Kleinste Strukturen auf der Ebene von Atomen und Molekülen lassen sich mit der Rasterkraftmikroskopie sichtbar machen. Seit ihrer Erfindung durch Gerd Binnig sind drei Jahrzehnte vergangen, in denen die Messmethode tiefe Einblicke in den Nanokosmos ermöglicht hat – insbesondere für die Grundlagenforschung in der Chemie, Physik und den Materialwissenschaften, aber auch in der Biologie. Forschungen der Arbeitsgruppe von Angelika Kühnle an der Uni Mainz zeigen jetzt, wie die verschiedenen Analysemethoden für die Rasterkraftmikroskopie vereinheitlicht werden können.
Abb.: Hochauflösende Aufnahme der Grenzfläche zwischen dem Mineral Calcit und flüssigem Wasser: Direkt über der Oberfläche des Minerals (unten) ist eine schachbrettartige Struktur zu erkennen, die zeigt, wo sich Wassermoleküle bevorzugt aufhalten. (Bild: H. Söngen, U. Mainz)
Bei der Rasterkraftmikroskopie wird eine feine Nadel, die vorne auf wenige Nanometer zugespitzt ist, über eine Oberfläche bewegt und erfühlt diese Fläche. Die Bewegungen der Nadel werden über einen Biegebalken abgeleitet und gemessen. In den dreißig Jahren seit Erfindung der Rasterkraftmikroskopie haben sich verschiedene Betriebsmodi herausgebildet, darunter die Amplitudenmodulation und die Frequenzmodulation als die beiden wichtigsten Vertreter. Die Analyse der jeweils erhaltenen Daten beruhte dann meistens auf verfahrensspezifischen Annahmen und Annäherungen. „Wir haben nun alle Mess-
Damit besteht die Möglichkeit, dass unterschiedliche Gebiete der Oberflächenforschung mittels Rasterkraftmikroskopie näher zusammenrücken und sich besser austauschen können. „Der direkte Vergleich von Daten, die mit unterschiedlichen Methoden analysiert wurden, kann extrem mühsam und anspruchsvoll sein“, so Söngen. „Das Tolle an der neuen Analysemethode ist jetzt, dass wir unabhängig von dem verwendeten Modus eine einheitliche Methode vorlegen, die Aufschluss über die Kraft zwischen der Messspitze und der Materialprobe liefert, und wir dann die Daten einfach miteinander vergleichen können.“
JGU / RK
