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Wichtiger Schritt für die Mikroskopie von Atomen

Physikern der Uni Bremen gelingt Abbildung von Atomen jenseits der konventionellen Auflösungsgrenze für Elektronenmikroskope

Nr. 017 / 19. Januar 2015 SC

Dem Bremer Forscherteam aus der Arbeitsgruppe von Professor Andreas Rosenauer ist es gelungen, Atome mit einem Abstand von 63 pm (Pikometer = billionstel Meter) mit einem Elektronenmikroskop getrennt abzubilden. Das Bemerkenswerte daran: Für das verwendete Hochauflösungs-Transmissionselektronenmikroskop des Instituts für Festkörperphysik der Universität Bremen gilt eine klassische Auflösungsgrenze von 100 pm, die unter Verwendung konventioneller Abbildungstechniken theoretisch als unüberwindbar gilt. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Um eine nahezu verdoppelte Auflösung zu erreichen, entwickelten die Physiker einen neuartigen, sog. inkohärenten Abbildungsmodus für Elektronenmikroskope. Hierzu wird ein fokussierter Strahl über die untersuchte Probe gerastert, während eine Kamera gleichzeitig die Bilder aller Rasterpunkte aufzeichnet und addiert. Die Forscher nutzen dabei aus, dass die Atome der Probe wie atomare Sammellinsen wirken, welche die Elektronen im Mikroskop fokussieren.

Die höchstaufgelöste Abbildung von Atomen wurde an einem Galliumnitridkristall demonstriert. Dieser Halbleiter wird aufgrund seiner optischen Eigenschaften vor allem für Laser und Leuchtdioden im grünen bis blauen Spektralbereich eingesetzt. Die physikalischen Eigenschaften solcher Materialien hängen empfindlich von der atomaren Struktur ab, die mit der entwickelten Abbildungsmethode mit bislang unerreichter Präzision vermessen werden können. Die Forscher erhoffen sich, damit zukünftig ein besseres Verständnis von elektronischen und optischen Eigenschaften insbesondere von Nanostrukturen zu erlangen.

Achtung Redaktionen: In der Uni-Pressestelle kann eine Illustration zum Thema angefordert werden.

Titel der Original-Publikation:
Andreas Rosenauer, Florian F. Krause, Knut Müller, Marco Schowalter, and ThorstenMehrtens (2014): Conventional Transmission Electron Microscopy Imaging beyond the Diffraction and Information Limits, Physical Review Letters 113,
Article number: 096101 (DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.096101)

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik / Elektrotechnik
Institut für Festkörperphysik
Prof.Dr. Andreas Rosenauer
Florian F. Krause
Tel. 0421 218 62270
E-Mail Rosenauerprotect me ?!ifp.uni-bremenprotect me ?!.de