Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm
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A Das Rastertunnelmikroskop<br />
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Versuche, die Vor- und Nachteile <strong>der</strong> jeweiligen Betriebsarbten herauszuf<strong>in</strong>den.<br />
Benenne Gründe, die für bzw. gegen e<strong>in</strong>e Verwendung e<strong>in</strong>es RTMs sprechen.<br />
Was sollte man beim Betrieb e<strong>in</strong>es RTMs beachten?<br />
2 Spitzenpräparation<br />
Um möglichst gute Aufnahmen zu erhalten ist es wichtig, e<strong>in</strong>e sehr dünne Spitze zu verwenden. Idealerweise<br />
besteht die Spitze aus nur e<strong>in</strong>em e<strong>in</strong>zelnen Atom. Die Spitzen kann man auf unterschiedliche Art und Weise<br />
herstellen. Beispielsweise kann man e<strong>in</strong>en dünnen Plat<strong>in</strong>-Irdium <strong>Dr</strong>aht e<strong>in</strong>fach ause<strong>in</strong>an<strong>der</strong>reißen. An <strong>der</strong> Rissstelle<br />
erhält man e<strong>in</strong>e brauchbare Spitze. Jedoch ist die Anschaffung dieses <strong>Dr</strong>ahtes relativ teuer. Wesentlich<br />
billiger h<strong>in</strong>gegen ist e<strong>in</strong> Wolfram-<strong>Dr</strong>aht, den auch wir verwenden. Hier wird <strong>der</strong> <strong>Dr</strong>aht abgeätzt. Dabei läuft <strong>der</strong><br />
folgende chemischer Elektrolysevorgang <strong>in</strong> Kalilauge ab 2 :<br />
Kathode 6H2O +6e− → 3H2 +6OH− Anode W +8OH− → WO 2−<br />
4 +4H2O +6e− Gesamt W +2OH− +2H2O → WO 2−<br />
4 +4H2<br />
An <strong>der</strong> Oberfläche <strong>der</strong> Kalilauge nimmt <strong>der</strong> <strong>Dr</strong>aht am schnellsten ab, weshalb <strong>der</strong> <strong>Dr</strong>aht irgendwann unter<br />
se<strong>in</strong>em Eigengewicht abreißt. In diesem Moment kommt es zu e<strong>in</strong>em sehr schnellen Stromabfall und <strong>der</strong> bisher<br />
abgelaufene Ätzprozess wird beendet, da e<strong>in</strong> weiteres Ätzen die Spitze nur wie<strong>der</strong> abrunden würde.<br />
Die beiden folgenden Fotos zeigen e<strong>in</strong>e Lichtmikroskopaufnahme e<strong>in</strong>er erst unvollständig geätzen Spitze und<br />
schließlich e<strong>in</strong>er guten Spitze:<br />
FRAGE: Warum nimmt <strong>der</strong> Strom beim Ätzprozess permanent ab?<br />
2 Quelle: http://e1.physik.uni-dortmund.de/hovel/hovel-Dateien/schaffhoefer_diplom.pdf<br />
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