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Rastertunnelmikroskop

Umschalten auf Handsteuerung

Jülicher Forscher haben ihr Rastertunnelmikroskop mit einer Handsteuerung versehen. Denn auch beim Manipulieren einzelner Moleküle kommt es auf menschliche Intuition an.
Handschrift im Molekülgitter

Per Hand haben Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich den gezeigten Schriftzug in eine einlagige Molekülschicht geschrieben. Ihr System erkennt dazu die Bewegungen des Bedieners und setzt sie in Steuerkommandos an das Rastertunnelmikroskops um. Mit dessen ungeheuer feiner Spitze lassen sich die Moleküle dann anheben und neu positionieren.

Eine außergewöhnlich ruhige Hand ist dabei nicht vonnöten, denn das System übersetzt die Handbewegungen im Verhältnis 500 Millionen zu eins: Verschiebe man die Hand um fünf Zentimeter, bewege sich die Spitze um ein Ångström über die Probe, erläutert Teamleiter Ruslan Temirov in einer Mitteilung des Forschungszentrums. Das entspreche der typischen Größenordnung von Atomradien und Bindungslängen in Molekülen. Vier Tage benötigte der Doktorand Matthew Green, um das Wort »JÜLICH« in die Schicht aus Perylentetracarbonsäuredianhydrid (PTCDA) zu schreiben. Die Wissenschaftler erforschen dieses Material wegen seiner günstigen Eigenschaften für Halbleiterbauteile.

Dass sie dabei auf die sonst übliche Computersteuerung verzichten und stattdessen Hand anlegen, habe einen einfachen Grund: Insbesondere Moleküle sollen sich so viel kontrollierter verschieben lassen, denn die Bindungskräfte, die zwischen angrenzenden Molekülen herrschten, ließen sich derzeit kaum exakt vorhersagen. Erst während des Experiments zeige sich, welche Kraft zum Ablösen nötig sei und über welchen Pfad sich das Molekül ohne Komplikationen entfernen lasse, so die Wissenschaftler. In Zukunft soll jedoch ein selbst lernender Computer diese Aufgabe übernehmen. »Die für dieses Projekt notwendige Intuition für Nanomechanik gewinnen wir jetzt durch unsere neuartige Steuerung und sprichwörtlich in Handarbeit«, erläutert Christian Wagner, der ebenfalls der Jülicher Arbeitsgruppe angehört.

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