Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eintauchen in die Nanosphäre

12.11.2000


Wissenschaftler des Weizmann Instituts entwickeln eine erheblich bessere Methode zur Bewertung ultradünner Filme. Mögliche Vorteile sind verschiedene mikroelektronische Anwendungen und ein verbessertes Verständnischemischer und biologischer Systeme.

Können Sie sich vorstellen, die Schichten einer Buttercremetorte zu bestimmen, ohne den Kuchen anzuschneiden? Bei nanoskopisch kleinen Schichten ist dies nun möglich.

Seit Jahrzehnten denken große Köpfe in immer kleineren Maßstäben. So zum Beispiel bei ultradünnen Filmen. Ultradünne Filme, die oft weniger als 10-15 Nanometer dick sind, werden in unterschiedlichen Bereichen angewandt, von Optoelektronik bis zu biologischen Sensoren. (Ein Nanometer ist rund ein hunderttausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares.)

Eine zentrale Anforderung für solch lilliputanische Leistungen ist die akkurate Zusammensetzung und Strukturanalyse. Um jedoch einen Blick "in die Filme" zu werfen, die oftmals aus verschiedenen Schichten bestehen, benötigtman hochempfindliche Messungen. Die zur Verfügung stehenden Techniken liefern oft nicht die Art von Informationen, die zur Bewertung der Schichtstrukturen notwendig sind. (Analog dazu liefern Röntgenstrahlenzwar einen hervorragenden Einblick ins Körperinnere, doch die relative Tiefe einzelner Gewebsarten ist mit ihrer Hilfe nur schwer zu bestimmen.) Techniken, die dieses Problem lösen sollen, sind allgemein kompliziert und beschädigen oft die Materialprobe, was die Messergebnisse beeinträchtigt.

Dr. Hagai Cohen vom Chemischen Dienst des Weizmann Instituts und Prof. Israel Rubinstein von der Abteilung Materialien und Grenzflächen haben nun eine neuartige Methode zur Untersuchung ultradünner Filme entwickelt, vor allem für nicht-leitende Filme auf leitfähigen Substraten. Ihre Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Nature erschien, stuetzt sich auf Roentgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS), eine übliche Technik zur Oberflächenanalyse.

Bei XPS wird die Probe Röntgenstrahlen ausgesetzt, wodurch Photoelektronen herausgeschleust werden. Durch Messung der Energie der Photoelektronen ist es möglich, die Atome zu bestimmen, von denen sie stammen. Forscher setzen dabei normalerweise einen Elektronenstrahler ein, um die positive Oberflächenladung zu neutralisieren, die sich bei nicht-leitfähigenProben als natürliche Konsequenz des Elektronenausstoßes bildet, da die Ladung die Energie der Photoelektronen beeinflusst und die Messergebnisse beeinträchtigt.

Cohen und Rubinstein erkannten aber auch, dass der Effekt der OberflächenladungRückschlüsse auf den Aufbau der Probe zulässt - die Höhe der Energieänderungdes Photoelektrons korreliert direkt mit der Tiefe des Atoms innerhalb des Films (je tiefer das Atom, desto kleiner dieÄnderung). Sie beschlossen, den entgegengesetzten Blickwinkel einzunehmen und setzten den Elektronenstrahler ein, um die Probe mit Elektronen von geringer Ladung zu bestrahlen. Die auf diese Weise negativ geladene Oberflächeführte zu kontrollierten, leicht messbaren Änderungen in der Energie der Photoelektronen. Durch Messung dieser Änderungen gelang es den Forschern, sowohl den Atomtyp als auch seine Tiefe innerhalb des Films zu bestimmen.

Um ihren Ansatz zu überprüfen, benutzten die Wissenschaftler eines ihrer früheren Forschungsergebnisse: einen hoch organisierten, ultradünnenFilm, den sie mit Markeratomen in unterschiedlichen Tiefenschichten versehen hatten. Als sie das Verfahren mit diesem System testeten, lieferte die neue Methode Informationen über die Tiefe (einzelner Schichten) mit einer höheren Auflösung von etwa einem Nanometer, wobei die Probe nur minimal beschädigt wurde. Der Versuch bot auch einen einzigartigen Nebeneffekt - er gab Aufschluss über die elektrischen Eigenschaften des Films.

Diese Neuerung des Weizmann Instituts könnte sich für die Entwicklung einer Vielzahl mikroelektronischer Anwendungen als nützlich erweisen, ebenso für die Untersuchung verschiedenster chemischer und biologischer Systeme.

Die Studie wurde gemeinsam mit Prof. Abraham Shanzer von der Abteilung Organische Chemie, Dr. Alexander Vaskevich von der Abteilung Materialien und Grenzflächen, und mit den Doktoranden Ilanit Doron-Mor, Anat Hatzor und Tamar van der Boom-Moav durchgeführt.

Prof. Israel Rubinsteins Forschung wird unterstützt vom Philip-Klouznick-Fondsfür naturwissenschaftliche Forschung, der Minerva-Stiftung, dem Henri-Gutwirth-Fonds für Forschungsförderung und dem Fritz-Haber-Zentrum für Physikalische Chemie.

Debbie Weiss |

Weitere Berichte zu: Atom Nanometer Photoelektron Probe Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kontinentalrand mit Leckage
27.03.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neuen molekularen Botenstoff bei Lebererkrankungen entdeckt
27.03.2017 | Universitätsmedizin Mannheim

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE