Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Röntgenlinsen für die Nanoanalytik

16.06.2014

Fortschritte in der Nanotechnologie sind nur dann möglich, wenn sich auch die analytischen Verfahren zur Charakterisierung von Nanostrukturen stetig verbessern.

Aufgrund der geringen Abmessungen der zu untersuchenden Strukturen lässt sich sichtbares Licht für die Nanoanalytik nicht mehr nutzen. Vielmehr müssen mikroskopische Verfahren mit Elektronenwellen oder Röntgenstrahlung arbeiten, da nur hier die Wellenlängen ausreichend klein sind. Multischicht-Laue-Linsen bieten dabei einen vielversprechenden Ansatz für die Entwicklung höchstauflösender Röntgenoptiken.


Bild 1 a und b: Schematische Darstellung zweier gekreuzter Multischicht-Laue-Linsen (a), REM-Aufnahme zweier gekreuzter MLL nach der FIB-Bearbeitung (in Zusammenarbeit mit Fraunhofer IKTS-MD) (b)

Fraunhofer IWS Dresden


Bild 2: Prinzipbild der Röntgenfokussierung mit MLL

Fraunhofer IWS Dresden

Die Elektronenmikroskopie liefert bereits jetzt phantastische Einblicke in die Nanowelt und ermöglicht die „Betrachtung“ einzelner Atome. Ein kleiner Nachteil der Elektronenmikroskopie ist allerdings, dass die zu untersuchenden Objekte entweder nur an der Oberfläche untersucht werden können oder aufwändig präpariert und häufig zerstört werden müssen.

Würden statt der Elektronenwellen Röntgenstrahlen als „Licht“ verwendet, könnten diese Limitierungen überwunden werden, denn Röntgenstrahlen haben sowohl ein gutes Durchdringungsvermögen als auch die für eine hohe Auflösung erforderliche kurze Wellenlänge. Mehr als 100 Jahre nach der Entdeckung der X-Strahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen ist die Herstellung von Röntgenoptiken allerdings immer noch schwierig. Vor allem die Bündelung von harter Röntgenstrahlung auf Fokusgrößen kleiner 50 nm ist eine große experimentelle Herausforderung. Deshalb sind Mikroskope auf der Basis von Röntgenstrahlen bisher fast nur in Nischenanwendungen zu finden.

In den letzten Jahrzehnten wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um unter Nutzung verschiedener physikalischer Prinzipien effiziente Röntgenoptiken zu entwickeln. Ein vielversprechender Ansatz zur effizienten Fokussierung harter Röntgenstrahlung ist das von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden und TU Dresden verfolgte Konzept der sogenannten Multischicht-Laue-Linsen (MLL).

Das physikalische Prinzip der Strahlfokussierung ist das gleiche wie bei Fresnelschen Zonenplatten, d. h. es wird die Beugung von elektromagnetischen Wellen an einer konzentrischen Ringstruktur ausgenutzt. Im Unterschied zu den Zonenplatten werden MLL allerdings nicht über lithographische Prozesse sondern unter Nutzung von Dünnschichtverfahren und anschließender Bearbeitung mit einem fokussierten Ionenstrahl hergestellt.

Die hohe Auflösung lässt sich durch Herstellung dünner und glatter Schichten mit Dicken bis hinab zu 1 nm erreichen. Die Dicke der Schichten entspricht dabei der Zonenbreite. Sie liegt bei hochauflösenden Zonenplatten typischerweise im Bereich von > 20 nm. Gleichzeitig kann bei der Herstellung der MLL das für eine hohe Effizienz der Linsen erforderliche Verhältnis zwischen Zonenbreite und Linsendicke nahezu frei gewählt werden.

Eine einzelne MLL ermöglicht dabei allerdings nur eine eindimensionale Strahlfokussierung. Um einen Punktfokus oder eine zweidimensionale optische Abbildung zu erhalten, müssen zwei MLL hintereinander und senkrecht zueinander angeordnet werden (Bild 1).

Die Ergebnisse der Dresdner Forscher sind sehr vielversprechend. In der ersten Er-probung der MLL am Elektronenspeicherring PETRA III konnten für Brennweiten > 10 mm Fokusgrößen von rund 40 nm x 50 nm nachgewiesen werden (Bild 2). Durch die Verbesserung der Dickengenauigkeit bei der Beschichtung der MLL ist eine weitere Verringerung der Fokusdurchmesser zu erwarten. Bereits jetzt liegen die Dickenabweichungen vom mathematischen Idealzustand im Bereich von nur noch ± 0,3 %.

Neueste Messresultate mit MLL und andere Forschungsergebnisse werden vom
1. bis 3. Juli 2014 im Rahmen der 10. Nanofair im Internationalen Congress Center Dresden präsentiert. Der Kongress mit begleitender Fachausstellung führt
bedeutende nationale und internationale Nanotechnologie-Experten aus Industrie und Forschung zusammen. Interessenten können sich auf www.nanofair.com/en/registration.html für die Nanofair 2014 registrieren.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden
01277 Dresden, Winterbergstraße 28

Dr. Stefan Braun
Telefon: (0351) 83391 3432
Telefax: (0351) 83391 3314
E-Mail: stefan.braun@iws.fraunhofer.de

Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ralf Jäckel
Telefon: (0351) 83391 3444
Telefax: (0351) 83391 3300
E-Mail: ralf.jaeckel@iws.fraunhofer.de

Internet:
http://www.nanofair.com
http://www.iws.fraunhofer.de und http://www.iws.fraunhofer.de/de/presseundmedien/presseinformationen.html

Dr. Ralf Jaeckel | Fraunhofer-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen
17.02.2017 | Universität Konstanz

nachricht Zukunftsmusik: Neues Funktionsprinzip zur Erzeugung der „Dritten Harmonischen“
17.02.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V.

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: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie