Nanotechnologie Erstmals elektrische Felder zwischen Atomen gemessen

Messung atomarer elektrischer Felder
Messung atomarer elektrischer Felder

Wissenschaftlern der Uni Bremen ist es erstmals gelungen, elektrische Felder zwischen Atomen in einem Kristall zu messen. Damit könnten sich künftig ganz neue Möglichkeiten der Materialcharakterisierung auf atomarer Ebene eröffnen.

Für ihre Experimente griffen die Forscher aus der Arbeitsgruppe von Professor Andreas Rosenauer am Institut für Festkörperphysik der Universität Bremen und seine internationale Kooperationspartner der Universitäten Antwerpen, Regensburg und Wien auf Strontiumtitanat (SrTiO3) zurück, das aufgrund seines hohen Brechungsindex für optische Bauelemente verwendet wird.

Der Durchmesser des Elektronenstrahls des für die Messungen eingesetzten Hochleistungs-Elektronenmikroskops war mit etwa 50 Picometern drei- bis viermal kleiner als der Abstand zwischen den einzelnen Atomen in der Kristallstruktur des Strontiumtitanats. Daher konnten die Wissenschaftler den Strahl dazu nutzen, um den Raum zwischen den Atomen abzutasten. Dort existierende elektrische Felder – mitverantwortlich für die Bindung der Atome untereinander – beeinflussten den Elektronenstrahl. Mit Hilfe eines quantenphysikalischen Ansatzes gelang auch die Rekonstruktion der interatomaren Felder.

Mit den Messungen eröffnen sich nach Überzeugung der Wissenschaftler völlig neue Möglichkeiten der Materialcharakterisierung auf atomarer Ebene. Von großer Bedeutung ist dies vor allem für den Bereich der Nanotechnologie, in dem besondere physikalische Eigenschaften schon allein durch Bearbeitung oder Manipulation einer oder weniger Atomlagen erzeugt werden können.