Forscher der University of Alberta in und des National Institute for Nanotechnology in Kanada schufen das schärfste Objekt, das jemals hergestellt wurde. Das neue Nano-Objekt ist eine Wolframnadel, die sich auf etwa die Dicke eines einzelnen Atoms verjüngt. Der Durchbruch könnte helfen, zukünftige Rastertunnelmikroskope zu verbessern.
Die Nadel, die von Moh’d Rezeq in der Gruppe von Professor Robert Wolkow an der University of Alberta und dem National Institute for Nanotechnology hergestellt wurde, war anfangs viel stumpfer. Die Nadel wurde reiner Stickstoffatmosphäre ausgesetzt, die sie dünner und dünner machte. Wolfram ist chemisch hochreaktiv und der Stickstoff wird zum Aufrauen der Wolframoberfläche verwendet. Aber an der Spitze, wo das elektrische Feld, das durch Anlegen einer Spannung an das Wolfram erzeugt wird, maximal ist, werden N2-Moleküle weggetrieben. Dieser Prozess erreicht einen Gleichgewichtszustand, in dem der Punkt sehr scharf ist.
Darüber hinaus hilft das N2 in der Nähe der Spitze, das Wolfram gegen weiteren chemischen Abbau zu stabilisieren. Tatsächlich ist die resultierende Nadel auch nach 24-stündiger Lufteinwirkung bis zu Temperaturen von 900 Grad Celsius stabil.
Die Sondenspitzen, die in Rastertunnelmikroskopen (STMs) verwendet werden, sind zwar atomar aufgelöste Bilder von Atomen, die auf der obersten Schicht eines festen Materials sitzen, sind jedoch selbst nicht atomar dünn. Vielmehr beträgt ihr Krümmungsradius am Boden typischerweise 10 nm oder mehr.
Laut Wolkow ist eine schmalere Spitze zwar für die Konstruktion von STM-Arrays nützlich (Sie können mehr Spitzen in einen kleinen Bereich packen; und ein breites Array könnte sogar Filme von atomaren Bewegungen erlauben) die räumliche Auflösung wird sich dadurch nicht verbessern. Der eigentliche Vorteil der scharfen Wolframspitzen, glaubt er, wird als hervorragende Elektronenemitter sein. Da sie so schlank sind, würden sie Elektronen in einem hellen, schmalen, stabilen Strom emittieren.
Das Bild zeigt ein Feldionenmikroskop (FIM) Bild einer sehr scharfen Wolframnadel. Die kleinen runden Merkmale auf dem Bild sind einzelne Atome. Die helleren länglichen Merkmale sind Spuren, die erfasst werden, wenn sich Atome während des Bildgebungsprozesses bewegen (ungefähr 1 Sekunde).
Weitere Informationen finden Sie auf der Website des American Institute of Physics.
