Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erstmals Wasserstoff in Diamantschichten analysiert

10.01.2005


Garchinger Forscherteam entwickelt neues Mikroskopieverfahren


Wasserstoff kommt in fast allen organischen wie auch in zahlreichen anorganischen Stoffen vor. Als leichtestes aller Elemente ist er allerdings selbst mit Röntgenstrahlen oder unter dem Elektronenmikroskop nur schwierig abzubilden. Ein Team von Physikern um Prof. Günther Dollinger am Lehrstuhl für Experimentalphysik (Prof. Reiner Krücken) der TU München in Garching entwickelte ein neuartiges Mikroskopieverfahren zur Materialanalyse, mit dem räumliche Wasserstoffverteilungen in mikrostrukturierten Proben erstmals dreidimensional dargestellt und analysiert werden konnten. Über die Ergebnisse wurde kürzlich im Wissenschaftsjournal Science berichtet. *)

Das Verfahren basiert auf der elastischen Streuung hochenergetischer Protonen am Rasterionenmikroskop SNAKE (Supraleitendes Nanoskop für Angewandte Kernphysikalische Experimente), das im Beschleunigerlaboratorium der LMU und TUM in Garching installiert wurde. Es funktioniert ähnlich einem Billardspiel: Trifft ein Proton auf ein Wasserstoffatom, so werden beide Teilchen elastisch gestreut - analog dem Stoß zweier Billardkugeln. Beide Teilchen sind gleich schwer und fliegen - wie bei Billard - in einem Winkel von 90 Grad auseinander. Beim Aufprall unterschiedlich schwerer Teilchen treten aber andere Winkel auf. Die Winkel zwischen den Flugbahnen der einzelnen Teilchen lassen sich in einem Detektor feststellen. Werden also 90 Grad-Winkel gemessen, so kann man zweifelsfrei auf die Streuung eines Protons an einem Wasserstoffatom schließen. Anhand der Anzahl der registrierten Streuereignisse errechnet man den Wasserstoffgehalt der Probe an der jeweiligen Stelle, die vom Ionenstrahl getroffen wurde. Zusätzlich kann aus einer Geschwindigkeitsmessung der nachgewiesenen Protonen auf die Tiefe zurück geschlossen werden, in der die Streuung stattgefunden hat. Das Ergebnis ist ein dreidimensionales Abbild der Wasserstoffverteilung.


Mit der neuen Mikroskopiemethode konnten die Forscher die Verteilung von Wasserstoffverunreinigungen in künstlich hergestellten Diamantschichten messen und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften diskutieren. Diamant ist in vielerlei Hinsicht anderen Materialien deutlich überlegen. Trotz hervorragender elektronischer Eigenschaften ist die derzeit verfügbare Qualität für viele technologische Anwendungen, insbesondere für den Einsatz in der Elektronik, jedoch nicht ausreichend. Hauptgrund hierfür sind Wasserstoffverunreinigungen und Defekte im Kristallgitter der Diamantschichten, die bei der Abscheidung in den verschiedenen Schichten entstehen.

Reiner Diamant besteht zu 100 Prozent aus Kohlenstoff und wird in Niederdruckverfahren abgeschieden. Eine der Hauptverunreinigungen in so hergestellten Diamantschichten ist Wasserstoff. Die untersuchte Diamantschicht ist polykristallin, d.h. sie besteht aus nur wenigen Mikrometer großen Diamantkristalliten, die miteinander verwachsen sind. Die Messungen ergaben, dass sich Verunreinigungen im wesentlichen an den Oberflächen und Grenzbereichen der Diamantkristallite befanden. In den Kristalliten selbst konnte kein Wasserstoff nachgewiesen werden.

Als die Experimente am Garchinger Tandem-van-de-Graff-Beschleuniger durchgeführt wurden, war das Wissenschaftlerteam noch komplett an der Fakultät für Physik der TU München. Prof. Dollinger ist mittlerweile einem Ruf an die Universität der Bundeswehr München gefolgt. Dr. Patrick Reichart, der mit der Entwicklung der Wasserstoffmikroskopie promovierte, ist inzwischen an einem Forschungszentrum in Melbourne, Australien, tätig.

(*) P. Reichart, G. Datzmann, A. Hauptner, R. Hertenberger, C. Wild, G. Dollinger, Science 306 (2004) 1537.

Dieter Heinrichsen M.A. | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-muenchen.de

Weitere Berichte zu: Diamantschicht Streuung Teilchen Wasserstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise