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entdeckt_02_2013

entdeckt 02 .13 Forschung WWW.Hzdr.DE IM QUERSCHNITT: S.N.I.P.E.R-Anlage. Schema: Sander Münster Kontakt _Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung im HZDR Dr. René Heller r.heller@hzdr.de Genauigkeit bei der Ionenplatzierung hervor. Ausgeschrieben steht S.N.I.P.E.R für „Surface Nanostructures by Ions Potential Energy Release“ – Oberflächen-Nanostrukturen durch potenti- ellen Energieeintrag hochgeladener Ionen. Der gezielte Beschuss von Oberflächen mit hochgeladenen Ionen birgt ein hohes Potenzial zur Untersuchung neuer wissenschaftlicher Fragestellungen in der Grundlagen- wie in der angewandten Forschung. Als wohl prominentestes Beispiel ist hier der Quantencomputer zu nennen, denn die Platzierung einzelner Ionen in wohldefinierter Weise stellt einen Schlüsselpunkt in dessen Herstellung dar. Aber auch der gezielte Beschuss bereits auf der Oberfläche vorhandener Nanostrukturen könnte zu ungeahnten Innovationen führen. Vom Biomolekül bis hin zur magnetischen Nanostruktur, alles ließe sich durch hochgeladene Ionen kontrolliert modifizieren. Allerdings ist der Weg dorthin noch lang. S.N.I.P.E.R erzeugt derzeit Ionen in einem Strahl mit einem Durchmesser von circa einem Millimeter. Diese gilt es zu be- schleunigen, abzubremsen und dann genau ein einzelnes Teil- chen herauszufiltern und auf der Oberfläche zu deponieren. Dafür setzt Heller eine superfeine Glaskapillare sowie eine am HZDR modifizierte Spitze ein, wie sie auch für Rasterkraft- Mikroskope verwendet wird. Die größte Herausforderung beschreibt der Physiker jedoch so: „Hochgeladene Ionen in eine Oberfläche zu implantieren ist uns bereits gelungen, aber eben nicht auf den Nanometer genau. Doch die Voraussetzun- gen an S.N.I.P.E.R sind sehr vielversprechend. Was uns aber noch viel mehr beschäftigt, ist, dass wir ja wissen müssen, ob und wann ein einzelnes Teilchen die Oberfläche erreicht hat. Wir benötigen also einen zuverlässig funktionierenden Einzelionen-Detektor, für dessen Entwicklung wir aber noch hohe Hürden zu meistern haben.“ PUBLIKATIONEN: R. Heller u. a.: “Defect mediated desorption of the KBr(001) surface induced by single highly charged ion impact”, in Physi- cal Review Letters, Bd. 101/9 (2008; DOI: 10.1103/PhysRev- Lett.101.096102) A.S. El-Said u. a.: “Phase diagram for nanostructuring CaF2 surfaces by slow highly charged ions”, in Physical Review Let- ters, Bd. 109 (2012; DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.117602) R. Ritter u. a.: “Fabrication of nanopores in 1 nm thick carbon nanomembranes with slow highly charged ions”, in Applied Physics Letters, Bd. 102 (2013; DOI: 10.1063/1.4792511)

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