Rastertunnelmikroskop

Stichpunkte

Allgemein
	oder STM von englisch scanning tunnelling microscope) ist ein Mikroskop
	das in der Oberflächenphysik eingesetzt wird
	Bild nicht gefunden Rastertunnelmikroskop Das Rastertunnelmikroskop oder Rastertunnelektronenmikroskop (abgekürzt RTM
	und ein Objekt durch "Abtasten" abbildet
	Bei diesem indirekten Abbildungsverfahren wird eine elektrisch leitende Spitze systematisch (in einem Raster) über das Untersuchungsobjekt gefahren
	Sowohl Nadel als auch Objekt sind von Elektronenwolken umgeben
	Der Abstand zwischen dem Objekt und der Spitze wird nun so gering gehalten
	dass die Elektronen zwischen der Spitze und der Nadel ausgetauscht werden (Quantenmechanischer Tunneleffekt)
	Dies geschieht üblicherweise bei einer Entfernung von unter 1 nm
	STM arbeitet im "Nahfeld Modus"
	d.h. der Abstand der Spitze von der Probe bzw. die Auflösung des Mikroskops sind geringer als die Wellenlänge der Tunnelelektronen (vgl
	Materiewellen und de Broglie-Gleichung)
	so kann ein Strom
	der so genannte Tunnelstrom fließen. Die Stärke dieses Stroms hängt sehr stark vom Abstand der Nadel zum Objekt ab
	in der Fachwelt auch Bias genannt
	zwischen dem Untersuchungsobjekt und der Spitze angelegt
	Wird nun eine elektrische Spannung
	Für jeden Rasterpunkt lässt sich so der Abstand der Nadel zum Objekt rekonstruieren
	wodurch ein dreidimensionales Bild des Objektes hergestellt werden kann
	Dieses Verfahren wird als constant-height-method (CHM) bezeichnet
	da die absolute Höhe der Spitze nicht verändert wird. CCM-Aufnahme einer Graphit-Oberfläche
	Die Kohlenstoff-Atome bilden eine charakteristische Sechseck-Struktur
	die Höhe der Spitze so zu verändern
	Eine andere Methode der Abbildung ist es
	CCM oder CGM - constant gap width method)
	dass der Strom konstant bleibt (constant current method
	Ist der Strom konstant
	so ist auch der Abstand konstant
	Somit lässt nun über die Position der Spitze das dreidimensionales Bild der Oberfläche rekonstruieren
	dass die atomare Struktur der Oberfläche sichtbar wird
	Die Auflösung ist bei diesem Verfahren so hoch
	Beiden gemein ist es
	dass die Messspitze linienhaft über die Probe bewegt wird
	bevor sie lateral versetzt eine benachbarte Linie erfasst
	Hieraus ergibt sich ein Linienraster auf der Oberfläche
	dass der Strom nicht mehr messbar ist
	Neben dem Aufsetzen der Spitze hat CHM den Nachteil
	dass sich die Spitze bei Vertiefungen soweit entfernen kann
	Deshalb ist es sinnvoller
	den Abstand beim scannen so zu variieren
	dass der Tunnelstrom konstant bleibt (CCM)
	Eine weitere Anwendung des Rastertunnelmikroskops ist die gezielte Veränderung eines Objektes. Hierbei wird die Nadel an die gewünschte Stelle des Objektes gebracht
	und an die Spitze kleben
	Durch Anlegen einer (im Vergleich zur Abbildungsrasterung) hohen Spannung kann man nun Atome aus der Oberfläche lösen
	Wird die Spitze verfahren so zieht sie das Atom mit
	An der neuen Position kann es anschließend durch ein sehr kurzes Anlegen einer hohen Spannung wieder abgelegt werden
	Das erste erfolgreiche Experiment zum Nachweis eines abstandsabhängigen Tunnelstromes konnte am 18
	März 1981 durchgeführt werden
	Die beiden Physiker
	erhielten hierfür 1986 den Nobelpreis in Physik. [Bearbeiten]
	Gerd Binnig und Heinrich Rohrer
	die das Experiment durchführten und das Rastertunnelmikroskop letztlich auch zum einsetzbaren Instrument machten
Siehe auch
	Rastersondenmikroskopie [Bearbeiten]
Weblinks
	http://www.deutsches-museum-bonn.de/ausstellungen/meisterwerke/2_5raster/raster_d.html http://www.quarks.de/quanten/05.htm http://www.deutsches-museum.de/ausstell/meister/rtm.htm Rastertunnelmikroskop im Eigenbau (http://sxm4.uni-muenster.de/) en:Scanning tunneling microscope fr:Microscope à effet tunnel ja:走査型トンネル顕微鏡 nl:Scanning tunneling microscopie pl:Skaningowy mikroskop tunelowy ru:Сканирующий туннельный микроÑ?коп

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