Mit Oberflächenstrukturen, die kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, lassen sich z. B. Autoarmaturen entspiegeln. Vorgemacht hat es die Natur mit dem Mottenauge (Inset).
Physik Journal 9 / 2002
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· Gestutzte ISS von geringem wissenschaftlichen Nutzen · NSF will Forscheraustausch mit Europa fördern · Wissenschaft gegen Terror · Großforschung macht der NSF Sorgen · Mehr Neutronenquellen benötigt
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Überblick
Mikrooptik im großen Stil
Mikrostrukturen können Oberflächen von Anzeigen entspiegeln. Sie können Projektionsschirme heller erscheinen lassen und Tageslicht in Gebäude lenken oder Sonnenschutz bieten. Für solche großflächigen Anwendungen werden präzise gefertigte Strukturen mit Dimensionen im Mikrometerbereich auf Quadratmeter großen Flächen benötigt. Wie aber funktionieren solche Mikrostrukturen und wie stellt man von ihnen Millionen bis Billionen gleichförmig auf wenige Nanometer genau her?
Photoelektronenspektroskopie an Festkörpern
Seit mehr als dreißig Jahren spielt die Photoelektronenspektroskopie bei der Untersuchung der elektronischen Struktur von Festkörpern und Festkörperoberflächen eine zentrale Rolle. Ihr Prinzip beruht auf dem ''äußeren Photoeffekt'', bei dem durch elektromagnetische Strahlung Elektronen aus dem Festkörper ausgelöst werden. Diese so erzeugten Photoelektronen erlauben Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung dünner Schichten, die Struktur von Adsorbatsystemen, die Topologie von Fermi-Flächen und den Verlauf von Banddispersionen, und ermöglichen außerdem die Untersuchung von grundlegenden Modellsystemen zum Verständnis komplizierter Vielteilcheneffekte in kondensierter Materie. Die höchstauflösende Photoelektronenspektroskopie erlaubt heute den Zugang zu spektralen Strukturen auf der Skala weniger Millielektronenvolt und eröffnet damit neue Anwendungen für diese erfolgreiche Methode.
Elektrostatistik der Erbsubstanz
Die Desoxyribonukleinsäure (DNS), ein stark negativ geladenes, fadenförmiges Biopolymer, ist der universelle Träger der Erbinformation aller Lebewesen. Ihre Struktur und Eigenschaften sind von zentralem Interesse in der Mikrobiologie und der bio- oder gentechnologischen Anwendung. Für den Physiker ist die DNS charakterisiert durch einige wenige Parameter wie Länge, Biegesteifigkeit und Ladungsdichte. Durch die relativ einfache Herstellung von gut definierten DNS-Proben und die inzwischen perfekt beherrschten Methoden ihrer Manipulation und Charakterisierung ist sie zu einem beliebten Untersuchungsobjekt für Physiker geworden. Wichtige offene Fragen, z. B. wie die DNS-Strukturen in lebenden Zellen aussehen, aber auch die gezielte Manipulation von DNS-Strängen für gentherapeutische Anwendungen oder für die DNS-Analyse, lassen sich mithilfe von einfachen Konzepten aus der statistischen Mechanik und der Elektrostatik angehen.