Physiker basteln mit 20 Atomen kleinstes Schweizer Kreuz der Welt

18. Juli 2014, 14:24
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Gezielte Atom-Manipulation bei Raumtemperatur ebnet Weg zu neuartigen Elektronikbauteilen

Basel - Die direkte Manipulation von Atomen hat mit dem aktuellen Experiment eines Forschungsteams aus der Schweiz, aus Finnland und Japan eine neue Ebene erreicht: Den Physikern ist es gelungen, einzelne Atome auf einer elektrisch isolierenden Oberfläche bei Raumtemperatur zu positionieren. Die Forscher formten dabei das vermutlich bis dato kleinste Schweizer Kreuz der Welt. Die Nano-Bastelei dient freilich auch einem ernsthaften Zweck: Die Versuche stellen einen wichtigen Schritt in Richtung einer neuen Generation atomarer Speichermedien dar.

Seit den 1990er Jahren können Physiker direkten Einfluss auf Oberflächenstrukturen nehmen, indem sie einzelne Atome gezielt bewegen und positionieren. Eine Anzahl von Atom-Positionierungen konnten in der Vergangenheit auf leitenden oder halbleitenden Oberflächen hauptsächlich bei sehr tiefen Temperaturen durchgeführt werden. Dennoch stellt die Herstellung von künstlichen Strukturen auf Isolatoren bei Raumtemperatur bis heute eine große Herausforderung dar. Frühere Versuche stellten sich als unkontrollierbar heraus und lieferten nicht die gewünschten Resultate.

Schweizer Kreuz aus 20 Brom-Atomen

Einem internationalen Team um die Forscher Shigeki Kawai und Ernst Meyer vom Departement Physik der Universität Basel gelang nun zum ersten Mal eine systematische Atom-Manipulation auf einer isolierenden Oberfläche bei Raumtemperatur durchzuführen. Mit Hilfe der Spitze eines Rasterkraftmikroskops konnten sie einzelne Brom-Atome auf einer Natriumchlorid-Oberfläche bewegen und so ein Schweizer Kreuz formen, wie sie in der Fachzeitschrift "Nature Communications" berichten. Das winzige Kreuz besteht aus 20 Brom-Atomen und entstand durch den Austausch von Chlor- mit Brom-Atomen. Es misst gerade mal 5,6 Nanometer im Quadrat und stellt damit die bisher größte Anzahl erfolgreicher Atom-Manipulationen bei Raumtemperatur dar.

Basis für kleinste Mikroelektromnik-Bauteile

Mit Hilfe von Computersimulationen und theoretischen Berechnungen konnten die Wissenschaftler neue Manipulationsmechanismen zur Herstellung von einzigartigen atomaren Strukturen identifizieren. Die Studie zeigt demnach, wie systematische Atom-Manipulation bei Raumtemperatur möglich ist und stellt damit einen wichtigen Schritt dar in Richtung der Herstellung einer neuen Generation von elektromechanischen Systemen, Speichermedien und Logikschaltkreisen. (red, derStandard.at, 18.07.2014)

  • Gerade einmal 5,6 Nanometer im Quadrat misst das Schweizer Kreuz aus 20 Brom-Atomen, das die Physiker Hilfe der Spitze eines Rasterkraftmikroskops auf einer elektrisch isolierenden Oberfläche bei Raumtemperatur arrangiert haben.
    illustration: department of physics, university of basel

    Gerade einmal 5,6 Nanometer im Quadrat misst das Schweizer Kreuz aus 20 Brom-Atomen, das die Physiker Hilfe der Spitze eines Rasterkraftmikroskops auf einer elektrisch isolierenden Oberfläche bei Raumtemperatur arrangiert haben.

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