Preisträger

Manipulation auf dünnen Filmen

Atome und Moleküle auf ultradünnen Isolatorfilmen – von der Orbitalabbildung zum molekularen Schalter

  • Gerhard Meyer
  • 09 / 2011 Seite: 45

Die Rastertunnelmikroskopie an einzelnen Atomen und Molekülen auf ultradünnen Isolatorfilmen erlaubt eine Vielzahl neuer Experimente. So ist es mit dieser Methode möglich, den Ladungszustand einzelner Atome zu kontrollieren, Orbitale einzelner Moleküle abzubilden oder Metall-Molekül-Komplexe aufzubauen. Damit lassen sich chemische Bindungsvorgänge und molekulare Schalter detailliert untersuchen.

Kurz nach der Entwicklung des ersten Rastertunnelmikroskops (RTM) und den faszinierenden Bildern von Oberflächen mit atomarer Auflösung haben Wissenschaftler erkannt, dass Rastersonden­mikroskope die einzigartige Eigenschaft besitzen, Oberflächen auf atomarer Skala zu modifizieren. Danach dauerte es noch zehn Jahre, bis man in der Lage war, einzelne Atome und Moleküle kontrolliert zu manipulieren und atomar perfekte Strukturen aufzubauen [1]. Ein wichtiger Schritt dazu war die Entwicklung von Tieftemperatur-Rastersondenmikroskopen, die bei 4 K arbeiten. Derartige Temperaturen schränken die Mobilität von einzelnen schwach gebundenen Atomen und Molekülen stark ein und unterdrücken störende instrumentelle Randbedingungen, wie die mechanische Drift des Mikroskops und die Verunreinigung der Oberfläche durch Adsorption aus der Gasphase. Unter diesen experimentellen Bedingungen lassen sich Strukturen mit atomarer Präzision aufbauen, um mit ihnen bestimmte Aspekte eines physikalischen Phänomens zu untersuchen. ...

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