Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Göttinger Physiker entwickeln Wellenleiterkonstruktion für Röntgenstrahlen

24.03.2005


Forscher der Röntgenphysik erzeugen kleinsten Röntgenstrahl mit hoher Photonenenergie



Physiker der Universität Göttingen haben einen energiereichen "harten" Röntgenstrahl so gebündelt und fokussiert, dass sie damit molekulare Strukturen von Proben mit Abmessungen im Nanometerbereich untersuchen können. Die Forscher am Institut für Röntgenphysik entwickelten dazu eine Kanalkonstruktion als "Wellenleiter", mit dem ein quasi-punktförmiger Röntgenstrahlfleck produziert wird. Damit lässt sich die Röntgenstrukturanalyse mit hoher räumlicher Auflösung durchführen. Dabei gelang es dem Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Prof. Dr. Tim Salditt, den derzeit kleinsten energiereichen Röntgenstrahl mit einer Photonenenergie oberhalb von 10 Kiloelektronenvolt zu erzeugen. In Zukunft ist es nun möglich, einzelne Molekülgruppen, Zellbestandteile und Nanokristalle isoliert zu "beleuchten" und aussagekräftige Daten zu gewinnen. In der Fachzeitschrift Physical Review Letters vom März 2005 wurde die Neuentwicklung erstmals öffentlich vorgestellt.

... mehr zu:
»Nanometer »Röntgenstrahl »Salditt


Röntgenstrahlen liefern den Großteil der molekularen Strukturinformation in fast allen wissenschaftlichen Disziplinen, beispielsweise in den Werkstoffwissenschaften und der Strukturbiologie. Seit mehr als 30 Jahren erproben Forscher weltweit Möglichkeiten, die Röntgenstrahlung auf einen immer kleineren Brennpunkt zu richten und die Intensität des Strahls zu erhöhen, um damit etwa Strukturen im Nanobereich analysieren zu können. "Mit Hilfe eines Nano-Leiters, einem winzigen lithographisch hergestellten Kanal, ist es uns gelungen, einen intensiven und extrem fokussierten Strahl zu erzeugen", sagt Prof. Salditt. Der von absorbierendem Silizium umgebene Kanal ist einige Millimeter lang, aber nur 30 millionstel Millimeter hoch und 70 millionstel Millimeter breit. "Im Verhältnis von Länge, Breite und Höhe entspricht unsere Struktur etwa einem 1.000 Kilometer langen Autobahntunnel", erläutert Prof. Salditt. In diesem Kanal breitet sich die Röntgenwelle aus und wird über die gesamte Länge in das erwünschte und exakt berechenbare Profil gebracht. "Am Ende verlässt der Strahl den Nano-Kanal mit einem Durchmesser von 25 Nanometern in vertikaler und 47 Nanometern in horizontaler Richtung", erläutert Ansgar Jarre, der derzeit seine Doktorarbeit über das Thema abschließt.

In einem früheren Experiment konnten die Wissenschaftler erstmals das Prinzip des Kanalwellenleiters demonstrieren. Die Physiker haben jetzt im Vergleich dazu eine Intensitätssteigerung um mehr als das Hundertfache und eine weitere Verkleinerung des Röntgenstrahls erreicht. Mit dem in Göttingen erzielten kleinsten harten Röntgenstrahl wollen die Forscher in Zukunft Objekte mit Abmessungen von 1/10.000 bis 1/100.000 Millimeter beleuchten und abbilden. Sie nutzen dabei das Phänomen, dass sich der Strahl nach dem Austritt aus der Kanalstruktur divergent ausbreitet, etwa wie der Strahlkegel einer Taschenlampe. "Durch diesen Effekt kann der präparierte Röntgenstrahl einzelne Objekte, wie zum Beispiel Nanokristalle, Molekülgruppen und Zellorganellen, erfassen und ohne Linsen auf einen Detektor vergrößern. Statt eines direkten Bildes erhalten wir auf diese Weise ein Röntgenhologramm, aus dem sich die Struktur des Objektes ohne Informationsverlust errechnen lässt", erläutert Prof. Salditt, der zur Zeit mit seinen Mitarbeitern das nächste Expertimet an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle in Grenoble (Frankreich) plant. Ob in Zukunft noch wesentlich kleinere Strahldurchmesser erreicht werden können, ist nach Aussage des Wissenschaftlers fraglich. Eine theoretische Berechnung weist derzeit eine Grenze von etwa zehn Nanometern aus. "Dieser Größe sind wir nun schon sehr nahe gekommen", betont Prof. Salditt.

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.roentgen.physik.uni-goettingen.de

Weitere Berichte zu: Nanometer Röntgenstrahl Salditt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Raumschrott im Fokus
22.05.2018 | Universität Bern

nachricht Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.
18.05.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics