Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hologramme aus dem Nanokosmos

09.02.2010
Jeder kennt aus dem Alltag die Hologramme, die beispielsweise auf Kreditkarten als Sicherheitsmerkmale angebracht sind. Im Unterschied zum Foto eines Objektes, das nur die Amplitude der Lichtwelle, die von einem Objekt ausgeht, aufzeichnet, enthält ein Hologramm zusätzlich die örtliche Information über die Phase der Lichtwelle. Bei geeigneter Beleuchtung des Hologramms wird die ursprüngliche Wellenfront phasenrichtig wiederhergestellt und der Betrachter erhält einen dreidimensionalen Eindruck des Objektes.

Aber nicht diese Eigenschaft der Holografie steht im Mittelpunkt, wenn es um die Abbildung kleinster Strukturen geht, sondern die Tatsache, dass für die Aufzeichnung eines Hologramms keinerlei Linsen benötigt werden.

Für die Untersuchung nanometergroßer Strukturen wird Licht mit mindestens ebenso kleiner Wellenlänge benötigt (weiche Röntgenstrahlung). Die einzigen Linsen die in diesem Wellenlängenbereich funktionieren (sog. Fresnel-Zonenplatten) sind sehr aufwändig herzustellen und liefern trotzdem eine um eine Größenordnung schlechtere Abbildungsqualität als Linsen für sichtbares Licht.

Die Vorgehensweise bei der linsenlosen Aufzeichnung eines Hologramms besteht darin, die Lichtwelle - nachdem sie das Objekt durchstrahlt hat - bei der Aufzeichnung mit einer Referenzwelle bekannter und dazu stabiler (kohärenter) Phase zu überlagern (Interferenz). Als Referenzwelle dient eine Kugelwelle, die von einem wenige Nanometer großen Loch direkt neben dem Objekt ausgeht.

Kohärente Röntgenstrahlen stehen an modernen Synchrotron-Quellen oder an den neuen Freie-Elektronen-Lasern wie dem Hamburger FLASH mit größter Helligkeit zur Verfügung, so dass seit einigen Jahren Verfahren zur holografischen Abbildung von Nanostrukturen erprobt werden.

Eine Arbeitsgruppe des Sonderforschungsbereichs 688 in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern vom DESY in Hamburg und der ESRF in Grenoble hat kürzlich das erste voll funktionsfähige Mikroskop für die Holografie von Nanostrukturen vorgestellt. Dabei erlaubt der neuartige Aufbau aus zwei direkt hintereinander angeordneten und präzise gegeneinander verschiebbaren Siliziumnitrid-Membranen eine beliebige Stelle des zu untersuchenden Objekts gezielt anzufahren und abzubilden, was mit den bisher bekannten Verfahren nicht möglich war.

Der Trick besteht darin, die optisch wirksamen Komponenten - das sind ein Mikrometer großes Loch für die Wahl des Bildausschnitts und das kleine Loch für die Erzeugung der Referenzwelle - aus einer eigenen, undurchlässigen Membran herzustellen. Das Objekt wird dagegen auf einer zweiten, durchlässigen Membran präpariert, die separat gewechselt werden kann.

Die Hologramme der einzelnen Bildausschnitte eines ausgedehnten Objekts werden in einem sehr einfachen Verfahren (FFT) am Computer rekonstruiert und die Bilder anschließend zusammengesetzt. Weiche Röntgenstrahlung bietet die Möglichkeit der selektiven Abbildung einzelner chemischer Elemente oder auch deren lokaler Magnetisierung, was sich je nach Fragestellung gezielt ausnutzen lässt. Die Zeitstruktur der Röntgenpulse verspricht darüber hinaus Information hin zu der Pikosekunden-Skala. Gegenwärtig wird an einer Verbesserung der Ortsauflösung auf 10 nm gearbeitet.

Die Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" bewertete die Technik der "Röntgen-Holografischen Mikroskopie" (XHM) als so vielversprechend, dass sie der Veröffentlichung ein eigenes Titelblatt widmete.

D. Stickler, R. Frömter, H. Stillrich, C. Menk, C. Tieg, S. Streit-Nierobisch, M. Sprung, C. Gutt, L.-M. Stadler, O. Leupold, G. Grübel, and H. P. Oepen,

"Soft x-ray holographic microscopy", Appl. Phys. Lett. 96, 042501 (2010), doi:10.1063/1.3291942.

Weitere Informationen:
Dipl.-Chem. Heiko Fuchs
Institut für Angewandte Physik
Universität Hamburg
Jungiusstr. 11a, 20355 Hamburg
Tel.: (0 40) 4 28 38 - 69 59
Fax: (0 40) 4 28 38 - 24 09
E-Mail: hfuchs@physnet.uni-hamburg.de

Heiko Fuchs | idw
Weitere Informationen:
http://www.sfb668.de
http://www.nanoscience.de/lexi

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften