Wiener Forscher entwickeln Methode, um Atome neu anzuordnen

    20. Mai 2019, 07:30
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    Leitender Wissenschafter Toma Susi: "Dies ist eine aufregende neue Art für die Manipulation von Atomen"

    Wien – Mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops kann man seit mehr als zwei Jahrzehnten die Positionen von Atomen verändern. Sie werden dazu auf der nadelartigen Spitze, mit der das Mikroskop üblicherweise eine Oberfläche abtastet, aufgenommen und bewegt. Das ist allerdings ein relativ langsamer mechanischer Vorgang.

    Doch nun hat ein Team um Toma Susi von der Abteilung Physik Nanostrukturierter Materialien der Uni Wien zusammen mit Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) im Fachmagazin "Science Advances" eine Methode vorgestellt, mit der sich Atome mit einem Elektronenstrahl neu anordnen lassen. Sie erlaubt es, Atome mit einem Elektronenstrahl in einem Rasterdurchstrahlungselektronenmikroskop (STEM) zu manipulieren. Der Vorgang ist dabei durch magnetische Linsen vollständig elektronisch gesteuert und kommt ganz ohne mechanisch bewegliche Teile aus.

    Billardkugeln und Queue einer anderen Größenordnung

    Mit dem auf die Breite eines Atoms fokussierten Elektronenstrahl können die Forscher Atome zu einem Sprung aus ihrer ursprünglichen Position im Material anregen. Wie bei Billardkugeln mit einem Queue können sie bestimmen, wohin das Atom am wahrscheinlichsten springen wird, indem sie gezielt den exakten Winkel und die Position von Strahl und Probe wählen. Die Wissenschafter haben auch eine theoretische Grundlage für diese Vorhersage entwickelt.

    In den Experimenten kontrollierten die Forscher hauptsächlich Phosphoratome in einer Schicht Graphen. Phosphoratome sind als sogenannte Dotieratome in Siliziumchips weit verbreitet. Diese Fremdatome beeinflussen die elektronischen, optischen und andere Eigenschaften des Ausgangmaterials. Wenn die Position der Fremdatome genau bekannt ist, lassen sich die Änderungen vorhersagen.

    "Dies ist eine aufregende neue Art für die Manipulation von Atomen", erklärte Susi. Mithilfe elektronischer Steuerungen und Künstlicher Intelligenz könnten Atome im Mikrosekundenbereich manipuliert werden. Das sei um viele Größenordnungen schneller, als derzeit mit mechanischen Sonden möglich. (APA, red, 20. 5. 2019)

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