Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rastersondenmikroskopie mit einer Quantenspitze

18.06.2012
Mit der kürzlich entwickelten Technik der „cold-atom scanning probe microscopy“ vermessen Physiker der Universität Tübingen das Kraftfeld einer Kohlenstoff-Nanoröhre.

Dispersionskräfte spielen eine zentrale Rolle bei der Anziehung zwischen Atomen und Molekülen. Sie beeinflussen nicht nur die Strukturbildung der Materie, sondern auch die Reibung in mikromechanischen Systemen, wie sie heutzutage z.B. als Beschleunigungs- oder Rotationssensoren in Autos und Smartphones Verwendung finden. Auch in unserer makroskopischen Welt lassen sich die Konsequenzen der Dispersionskräfte eindrucksvoll beobachten, wenn sie z.B. Spinnen und Geckos erlauben, sich kopfüber an Decken und Wänden zu bewegen. Wegen ihrer fundamentalen Bedeutung sind Dispersionskräfte ein zentrales Forschungsthema der Nanowissenschaften.


Die Abbildung zeigt das Abtasten einer Kohlenstoff-Nanoröhre mit einer ultrakalten Atomwolke (gelb). Die Atomwolke dient als Quantenspitze im neuen Rastersondenmikroskop. Das integrierte magnetische Förderband (unten zu sehen) dient zur Nanopositionierung der Quantenspitze. Abb: Uni Tübingen

Forschern der Universität Tübingen ist es nun gelungen, eine neue Technik für die Messung dieser Dispersionskräfte zu entwickeln. Als Grundlage dient das von ihnen entwickelte „cold-atom scanning probe microscope“, bei dem die Oberfläche einer Probe mit einer ultrakalten verdünnten Gaswolke als Sondenspitze abgetastet wird. Dabei kühlen die Wissenschaftler ein besonders reines Gas aus Rubidiumatomen auf Temperaturen unterhalb von einem Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt ab und speichern die Atome in einer Magnetfalle. Diese „Quantenspitze“ kann präzise positioniert werden und ermöglicht so genaue Messungen der Wechselwirkungen zwischen Atomen und nanostrukturierten Oberflächen.

In ihrer Veröffentlichung in der aktuellen Ausgabe von „Nature Nanotechnologie“ berichten Prof. Dr. József Fortágh, Dr. Andreas Günther und ihre Mitarbeiter wie man mit Hilfe dieses Mikroskops Dispersionskräfte an Nano-Objekten vermessen kann. Dazu bringen sie die Quantenspitze in Berührung mit einer Kohlenstoff-Nanoröhre, einer der wichtigen Baumaterialien der Nanotechnologie, und beobachten die zeitlich aufgelöste Wechselwirkung. Damit sind sie erstmals in der Lage, winzige Dispersionskräfte mit bislang unerreichter Sensitivität zu nachzuweisen. Die Methode bietet neue Möglichkeiten für die Erforschung und Charakterisierung von Materialeigenschaften in der Nanotechnologie.

Die Autoren arbeiten am Tübinger Center for Collective Quantum Phenomena (CQ) des Fachbereichs Physik der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät. Die zwei mittlerweile promovierten Mitarbeiter Dr. Philipp Schneeweiß und Dr. Michael Gierling haben für ihre Arbeiten zur Rastersondenmikroskopie mit ultrakalten Atomwolken den Nanowissenschaftspreis 2011 der Arbeitsgemeinschaft der Nanotechnologie-Kompetenzzentren in Deutschland erhalten.

Die Studie entstand im Rahmen des BMBF-Forschungspreises „NanoFutur“, des Sonderforschungsbereich/Transregio 21, und des Kompetenznetzes „Funktionelle Nanostrukturen“ der Baden-Württemberg-Stiftung.

Publikation
P. Schneeweiß, M. Gierling, G. Visanescu, D. P. Kern, T. E. Judd, A. Günther und J. Fortágh: Dispersion forces between ultracold atoms and a carbon nanotube. Nature Nanotechnology, Online-Veröffentlichung vom 17. Juni 2012, DOI: 10.1038/NNANO.2012.93
Kontakt:
Dr. Andreas Günther, Prof. Dr. József Fortágh
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Fachbereich Physik
Telefon: +49 7071 29-76281 und 29-76270
E-Mail: a.guenther@uni-tuebingen.de, fortagh@uni-tuebingen.de

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lasing am Limit
15.02.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Forschung für die LED-Tapete der Zukunft
15.02.2018 | Universität Bremen

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: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

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

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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