Neues Mikroskopieverfahren

3-D Wasserstoff

Garching · Wasserstoff kommt in fast allen organischen Stoffen vor. Als leichtestes aller Elemente ist er allerdings selbst mit Röntgenstrahlen oder unter dem Elektronenmikroskop nur schwierig abzubilden.

Ein Team von Physikern um Professor Günther Dollinger am Lehrstuhl für Experimentalphysik der TU München in Garching, entwickelte ein neuartiges Mikroskopieverfahren zur Materialanalyse, mit dem räumliche Wasserstoffverteilungen in mikrostrukturierten Proben erstmals dreidimensional dargestellt und analysiert werden konnten.

Das Verfahren basiert auf der elastischen Streuung hochenergetischer Protonen am Rasterionenmikroskop SNAKE (Supraleitendes Nanoskop für Angewandte Kernphysikalische Experimente), das im Beschleunigerlaborator der LMU und TUM in Garching installiert wurde.

Es funktioniert ähnlich einem Billardspiel: Trifft ein Proton auf ein Wasserstoffatom, so werden beide Teilchen elastisch gestreut – analog dem Stoß zweier Billardkugeln. Beide Teilchen sind gleich schwer und fliegen – wie beim Billard – in einem Winkel von 90 Grad auseinander. Beim Aufprall unterschiedlich schwerer Teilchen treten aber andere Winkel auf. Die Winkel zwischen den Flugbahnen der einzelnen Teilchen lassen sich in einem Detektor feststellen. Das Ergebnis ist ein dreidimensionales Abbild der Wasserstoffverteilung.

Mit der neuen Methode konnten die Forscher die Verteilung von Wasserstoffverunreinigungen in künstlich hergestellten Diamantschichten messen und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften diskutieren. Trotz hervorragender elektronischer Eigenschaften ist die derzeit verfügbare Qualität für viele technologische Anwendungen, insbesondere für den Einsatz in der Elektronik, jedoch nicht ausreichend.

Artikel vom 12.01.2005
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