Wie man einzelne Atome sehen kann

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In Graz wurde feierlich ein neues Hochleistungsmikroskop eingeweiht. "Astem" hat stolze vier Millionen Euro gekostet

Das Institut für Elektronenmikroskopie der TU Graz hat ein neues Flaggschiff. Es hört auf den Namen Astem, hat stolze vier Millionen Euro gekostet, und wird Grundlagenforschern sowie Industrie neue Einsichten in die Eigenschaften von Materialien gewähren. Eine Substanz Atom für Atom auflösen zu können, und noch dazu genau bestimmen zu können, um welches Element es sich handelt, das ist ein Traum für Materialforscher, die etwa die Reinheit von Spezialstählen oder Halbleiterelementen untersuchen wollen.

Astem steht für „Austrian Scanning Transmission Electron Microscope“. Während Elektronenmikroskope üblicherweise die Oberfläche einer Probe abbilden, handelt es sich hier um einen Typ, der mit „Transmission“ arbeitet, also die Probe durchleuchtet – wie bei einem Lichtmikroskop. Das funktioniert nur bei sehr dünnen Proben (50 Nanometer). Ein Elektronenstrahl mit nur 0,07 nm Durchmesser – das ist weniger als die Abstände zwischen den Atomen – tastet die Probe ab und erzeugt Pixel für Pixel das Bild.

Die Besonderheit bei der Grazer Variante ist der leistungsfähige Röntgendetektor, der zusätzlich eingebaut wurde. Der Elektronenstrahl bewegt nämlich beim Scannen die Elektronen der Atomhülle. Aus der dabei entstehenden Röntgenstrahlung können die Forscher rückschließen, mit welchem Element sie es zu tun haben. Mit bis zu 300.000 Volt kann der Elektronenstrahl beschleunigt werden, lässt sich aber auch auf 50.000 Volt herunterregeln. „Das gibt uns die Möglichkeit, auch Biomaterial zu untersuchen“, erklärt Ferdinand Hofer, Leiter des Instituts für Elektronenmikroskopie und des Zentrums für Elektronenmikroskopie (ZFE), einem Institut unter dem Dach von Austrian Cooperative Research (ACR). Das Mikroskop füllt einen Kellerraum, der besonders gut gegen Magnetfelder abgeschirmt und außerdem sehr temperaturstabil ist.

Die Forscher sind stolz, für die Großinvestition die Finanzierung aufgestellt zu haben. Ein Drittel der Kosten hat der Verein zur Förderung der Elektronenmikroskopie übernommen, in dem Unternehmenspartner aus der Halbleiter-, Stahl- oder Pharmaindustrie sitzen, die von der Nutzung des neuen Geräts profitieren wollen. Weitere Mittel kamen vom Wirtschaftsministerium (über die FFG), dem Land Steiermark und der TU Graz.

Die Anschaffung stößt auf weltweites Interesse. „Amerika und Neuseeland stellen sich bereits an“, so Hofer. Er ist zudem optimistisch, nun zwei neue EU-Projekte an Land ziehen zu können. Künftig wird es möglich sein, das Gerät von Instituten aus aller Welt fernzusteuern. Nur noch die Probe muss dann in Graz vor Ort sein.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 26.06.2011)

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