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 Nose2Brain – Effizientere Therapie von Multipler Sklerose
26.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen

26.04.2017 | HANNOVER MESSE

Plastik – nicht nur Müll

26.04.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Seminar zu Einblicken in die unterschiedlichen Ebenen des 3D-Druckens und wirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten - 2017

26.04.2017 | Seminare Workshops