Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht knipst Nanoschalter an und aus

26.11.2007
Ultraschnelle Elektronenmikroskopie macht schaltbare Nanokanäle sichtbar

Mikroskopisch kleine Spalte tun sich in einem Kriställchen auf und schließen sich wieder - auf Befehl. Forschern um Ahmed H. Zewail gelang es mit Hilfe der so genannten ultraschnellen Elektronenmikroskopie (UEM), Feststoffe bei dieser Übung zu beobachten, wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten. Solche schaltbaren Nanokanäle könnten für eine zukünftige Nanoelektronik und für nanoskopische "Maschinen" von Interesse sein.

Zewail und sein Team vom California Institute of Technology (Pasadena, USA) sind bekannt für ihre "ultraschnelle" Wissenschaft: Zewail erhielt 1999 den Chemie-Nobelpreis die Entwicklung ultraschneller Laser-Techniken, mit denen die Bewegung einzelner Atome in einem Molekül während einer chemischen Reaktion beobachtet werden können. Jüngste Entwicklung aus Zewails Labors ist die ultraschnelle Elektronenmikroskopie. Es handelt sich dabei um die Kombination aus einem Femtosekunden-optischen System (eine Femtosekunde = 10-15 Sekunden) und einem hochauflösenden Elektronenmikroskop. Ergebnis ist ein neues Instrument mit extrem hoher sowohl räumlicher als auch zeitlicher Auflösung.

Zewail und sein Team haben nun entdeckt, dass nadelförmige Mikro-Kristalle aus Kupfer und der organischen Verbindung TCNQ (7,7,8,8-tetracyanochinodimethan, C12H4N4 ), ein kristalliner quasi-eindimensionaler Halbleiter, spezielle optomechanische Phänomene zeigt, die für nanoelektronische Anwendungen interessant sein könnten. Wie sich zeigte, werden diese Nadeln unter Bestrahlung mit Laserpulsen im Mikroskop länger (aber nicht breiter). Wird die Bestrahlung ausgeschaltet, ziehen sie sich wieder zusammen. Besonders gut sichtbar ist der Effekt, wenn eine Kristallnadel durch die Erschütterung eines kurzen starken Laserpulses gebrochen wurde: An der Bruchstelle entsteht ein kleiner Spalt von einigen zehn bis hundert Nanometern. Wenn sich der Kristall unter Bestrahlung ausdehnt, schließt sich dieser nanoskopische Kanal, beim Zusammenziehen des Kristalls ist er wieder da. Das Phänomen ist reversibel, wie mit dem UEM bestimmt werden konnte.

Warum aber recken und strecken sich die Mikrokristalle im Licht? Die negativ geladenen TCNQ-Ionen liegen im Kristall so, dass ihre zentralen flachen Sechsringe aufeinander gestapelt sind, in Richtung der Längsausdehnung der Nadel. Die Energie der Laserpulse regt Elektronen an, ein Teil wird zurückübertragen, so dass ungeladene TCNQ-Moleküle entstehen. In dieser ungeladenen Form ist die gestapelte Anordnung nicht mehr günstig. Sie beanspruchen jetzt mehr Platz, die Kristallnadel wird länger. Das Ausmaß der Dehnung hängt von der Stärke der absorbierten Energie ab.

"Unsere grundlegenden in situ-Untersuchungen mit dem UEM, mit denen wir das Verhalten nanoskopischer Materialien in Raum und Zeit beobachten können, eröffnen neue Forschungsfelder, vor allem für die Materialwissenschaften, die Nanotechnologie und die Biologie," zeigt sich Zewail überzeugt.

Angewandte Chemie: Presseinfo 47/2007

Autor: Ahmed H. Zewail, California Institute of Technology, Pasadena (USA), http://www.zewail.caltech.edu/index.html

Angewandte Chemie 2007, 119, No. 48, 9366-9370, doi: 10.1002/ange.200704147

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.zewail.caltech.edu/index.html
http://www.gdch.de/
http://presse.angewandte.de

Weitere Berichte zu: Bestrahlung Elektronenmikroskopie Kristall Laserpuls UEM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

nachricht Gelatine statt Unterarm
19.04.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

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