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entdeckt_02_2013

entdeckt 02 .13 Forschung WWW.Hzdr.DE // S.N.I.P.E.R heißt die gerade mal einen mal eineinhalb Meter kleine Anlage im großen Ionenstrahl- zentrum des HZDR, mit der René Heller einzelne Ionen auf Oberflächen platzieren will. Werden im Ionenstrahlzentrum geladene Teilchen üblicher- weise auf hohe Energien beschleunigt und auf Materialien geschossen, um so deren Eigenschaften gezielt zu verändern, liegt die Kunst für den Physiker René Heller darin, wenige, be- sonders hoch geladene Teilchen abzubremsen. Dann richten sie zwar räumlich sehr begrenzt, dafür aber umso effizienter Schaden auf der Materialoberfläche an. So lassen sich Nano- strukturen an der Oberfläche erzeugen, ohne Strahlungsschä- den in tieferen Schichten des Materials hervorzurufen. Atome sind, was ihre elektrische Ladung anbelangt, neutral. Entzieht man ihnen negativ geladene Elektronen, werden aus den Atomen positiv geladene Ionen. Je mehr Elektronen aus dem Atom entfernt werden, desto mehr Energie ist für diesen Vorgang der Ionisation nötig. An S.N.I.P.E.R können Xenon- Atomen bis zu 44 Elektronen entzogen werden. Solcherart hochgeladene Ionen führen die eingesetzte Energie mit sich und setzen sie bei der Kollision mit einer Oberfläche innerhalb weniger Femtosekunden frei, also im Millionstel Teil einer Mil- liardstel Sekunde. Hinzu kommt, dass die Fläche, auf der die Wechselwirkung mit der Oberfläche stattfindet, nur wenige Quadratnanometer klein ist, sodass die Ionen auf einer winzi- gen Zeit- und Raumskala enorme Energien übertragen. Das Resultat: kleinste Hügel oder Löcher im Nanometer- bereich. Da die Ionen zudem sehr langsam sind, dringen sie nicht tief in das Material ein und erzeugen nur genau dort Nanostrukturen, wo man sie haben möchte, nämlich an der Oberfläche. Tiefere Schichten des Festkörpers bleiben nahezu unbeschädigt. In Zusammenarbeit mit der TU Wien konnten René Heller und seine Kollegen in aufwändigen Experimenten die physikalisch knifflige Frage klären, welche Bedingungen dazu führen, dass sich Nano-Krater bilden oder eben Nano- Berge wachsen. Einzelne Teilchen herausfiltern Wie viele andere Wissenschaftler weltweit träumt auch René Heller davon, in Zukunft ganz gezielt Ion für Ion in eine Ober- fläche mit Abständen von nur wenigen Nanometern „eingra- vieren“ zu können. In Anlehnung an dieses ehrgeizige Ziel kommt dem ausgefallenen Namen seiner Anlage, S.N.I.P.E.R (auf Deutsch: Scharfschütze), gleich eine doppelte Bedeu- tung zu. Er spielt einerseits auf den gezielten Energieeintrag an der Oberfläche an und hebt gleichzeitig die anvisierte ATOM FÜR ATOM: Mit einer Glaskapillare und einer Spitze, wie sie bei Rasterkraft-Mikroskopen Verwen- dung findet, werden die beschleunigten Teilchen aus ihrem Paket aussortiert. Schema: Sander Münster _TEXT . Christine Bohnet Geschosse mit ungeheurer Präzision

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