Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schärfster Röntgenstrahl der Welt leuchtet bei DESY

30.09.2013
Der schärfste Röntgenstrahl der Welt leuchtet bei DESY in Hamburg. Göttinger Forscher haben an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III einen Strahl mit nur knapp fünf Nanometern Durchmesser erzeugt - das ist zehntausendmal dünner als ein menschliches Haar.

Der feine Strahl schärft den Blick der Forschungslichtquelle für kleinste Details. Die Arbeitsgruppen von Prof. Tim Salditt vom Institut für Röntgenphysik und von Prof. Hans-Ulrich Krebs vom Institut für Materialphysik der Georg-August-Universität Göttingen stellen ihre Arbeit im Fachjournal „Optics Express“ vor.


Rekonstruktion des Nanometer-kleinen Röntgenfokus. Die Farben entsprechen der Intensität, ansteigend von Grün über Gelb nach Rot.

Bild: Universität Göttingen


Elektronenmikroskopische Aufnahme der winzigen Linse auf einer Nadelspitze. Die Linse hat nur rund zwei tausendstel Millimeter (2 Mikrometer) Durchmesser.

Bild: Universität Göttingen

Energiereiches („hartes“) Röntgenlicht lässt sich nicht einfach fokussieren wie sichtbares Licht mit einem Brennglas. „Statt einer gewöhnlichen Linse verwenden wir daher eine sogenannte Fresnel-Linse, die aus verschiedenen Schichten aufgebaut ist“, erläutert Ko-Autor Dr. Markus Osterhoff aus dem Team. Als zentraler Träger dient dabei ein feiner, nur knapp einen tausendstel Millimeter dicker Wolframdraht.

Rund um den Draht werden abwechselnd Nanometer-dünne Schichten aus Silizium und Wolfram aufgetragen. Aus dem beschichteten Draht schneiden die Physiker eine dünne Scheibe. „Über diese Scheibe ziehen sich 50 bis 60 Silizium- und Wolframschichten ähnlich wie die Ringe einer Baumscheibe“, erläutert Florian Döring aus dem Team. „Und deren Dicken müssen hochpräzise sein“, fügt Christian Eberl hinzu. Die beiden Doktoranden haben die einzelnen Produktionsschritte optimiert.

Diese nur etwa zwei tausendstel Millimeter große Drahtscheibe dient als Linse. Sie bricht das Licht jedoch nicht wie eine Glaslinse, sondern streut es wie ein optisches Gitter, das ein Muster aus hellen und dunklen Bereichen erzeugt. Die Dicke der Schichten ist in diesem Fall so gewählt, dass die hellen Bereiche des Beugungsmusters auf einen Punkt fallen. Je genauer die Linse gearbeitet ist, desto schärfer wird dieser Röntgenfokus.

Die Physiker erreichten auf diese Weise einen Röntgenstrahl von 4,3 Nanometern (millionstel Millimetern) Durchmesser in horizontaler Richtung und 4,7 Nanometern Durchmesser in vertikaler Richtung. Bis vor kurzem waren Forscher noch uneinig darüber, ob nicht fundamentale Grenzen so kleine Fokusgrößen unmöglich machen. Unter anderem dank der herausragenden Brillanz von DESYs Röntgenquelle PETRA III ließ sich nun ein nutzbarer Nanofokus erreichen.

Der feine Röntgenstrahl eröffnet neue Möglichkeiten für die Materialforschung, etwa zur Untersuchung von Nanodrähten, die in Solarzellen zum Einsatz kommen sollen. „Normalerweise kann man beispielsweise bei der Untersuchung der chemischen Zusammensetzung einer Probe nur Strukturen auflösen, die größer sind als der Strahl selbst. Vor diesem Experiment lag die Grenze noch bei etwa 20 Nanometern“, erläutert DESY-Forscher Dr. Michael Sprung, der verantwortliche Wissenschaftler für die PETRA-Messstation P10, an der die Experimente stattfanden.

Als nächsten Schritt wollen die Forscher die Leistungsfähigkeit der Linse weiterentwickeln und die Schichten dazu auf einer ultradünnen und extrem gleichförmigen Glasfaser aufbringen. Zudem planen sie, erste Nanostrukturen mit ihrem neuen ultrafeinen Strahl zu untersuchen. In Zukunft soll eine solche Linse dabei helfen, Röntgenfoki mit höchster Leuchtkraft mit der Strahlung von Freie-Elektronen-Lasern (FEL) zu erzeugen.

Dr. Thomas Zoufal | idw
Weitere Informationen:
http://www.desy.de/

Weitere Berichte zu: DESY Linse Nanometer PETRA III Röntgenstrahl Silizium

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