Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

h
λ =
m0c ·
�
1 − 1
χ
= h
m0c ·
1
√
χ − 1
·
�
1 −
�
1 − 1
�
χ
4.1 Historisches
Für U = 100 kV ergibt sich beispielsweise ein χ = 1, 4297 und daraus eine Wellenlänge
von λ = 0, 0037 nm. Diese Wellenlänge ist der hunderttausendste Teil der Wellenlänge von
violettem Licht. Dementsprechend vergrößert sich auch das Auflösungsvermögen.
Jedoch ist das TEM nur mit Einschränkungen nutzbar. Es eignet sich hervorragend für die
Beobachtung von Volumeneigenschaften von Festkörpern, jedoch sind Oberflächenstruk-
turen nur sehr bedingt auflösbar. Die für die Transmission notwendige Elektronenenergie
nimmt aufgrund von Streuverlusten stark mit der Dicke der zu untersuchenden Probe
zu. Man kann jedoch nur schwer mit Elektronen, die eine Energie über 100 keV haben,
arbeiten. Aus diesem Grund ist die Transmissionsmikroskopie nur auf sehr dünne Objek-
te anwendbar. Jedoch unterscheiden sich deren Eigenschaften signifikant von denen der
Volumen-Materie. Außerdem kann ein Elektron mit geringer Energie sehr leicht von La-
dungen sowie magnetischen Feldern innerhalb der zu untersuchenden Materie beeinflusst
werden und so das Messergebnis deutlich verfälschen [Bin81],[Rub04, Seite 50].
Bereits 1956 war es möglich, einzelne atomare Netzebenen mit einem Abstand von 1, 2 nm
in einigen 10 nm dicken einkristallinen Schichten aufzulösen [Rub04, Seite 50]. Heutzutage
kann man mit dem TEM durchaus Abstände von weniger als 0, 1 nm auflösen.
4.1.5 Das Rastertunnelmikroskop
Diese genannten Nachteile versucht das Rastertunnelmikroskop zu kompensieren. Ein
großer Unterschied zu allen bis dato bekannten Mikroskoptypen ist, dass keine freien Teil-
chen, seien es Photonen oder Elektronen, verwendet werden. Folglich sind keine Teilchen-
quellen und daher auch keine Linsen oder elektromagnetische Felder zur Fokussierung des
Teilchenstrahls notwendig. Einzig die in der Probe befindlichen Elektronen werden als
Oberflächeninformationsquelle verwendet.
Historische Entwicklung
1981 bekamen die Forscher Gerd Binnig und Heinrich Rohrer vom IBM Zurich Re-
search Laboratory, Rüschlikon, Schweiz, den Nobelpreis in Physik für die Entwicklung des
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