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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Kräfte im Piconewton-Bereich bewegen Atome |
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| | | Deutsche Physiker haben die Richtung und Stärke von Kräften bestimmt, durch die Atome verschoben werden können: Auf einer Metalloberfläche reichen dazu winzige Kräfte von einigen Piconewton. |
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Ein Expertenteam um Franz Giessiebl an der Universität Regensburg erhofft sich daraus neue Erkenntnisse für die Herstellung von Computerbestandteilen.
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Die Studie "The Force Needed to Move an Atom on a Surface" ist im Magazin "Science", Band 319, S. 1066 erschienen (DOI: 10.1126/science.1150288). |
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 Zum Abstract |
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Nadelfrequenz erlaubt Rückschluss |
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Für eine Konstruktion im Nanobereich benötigt man Kenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Atomen und Oberflächen: Ein Motor auf der Nanoskala benötigt beispielsweise lose gebundene Atome, wogegen für ein stabiles Gehäuse fester haftende Atome notwendig sind.
Um die Bewegung der Atome auf einer Metalloberfläche nachvollziehen zu können, verwendeten die Forscher ein Rasterkraftmikroskop mit markierten Feldern und einer winzigen, vibrierenden Nadel, die einem Schwingquarz ähnelt. Solche Schwingquarze werden normalerweise in Uhren eingesetzt.
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Vibration lässt auf Kraft schliessen |
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Die im Experiment verwendete Nadel krümmt sich, wenn sie mit dem Atom in Berührung kommt und schubst es zur nächsten Markierung.
Da sich die Frequenz der Nadel-Vibrationen bei diesem Vorgang ändert, konnten die Forscher über diese Veränderung auf die Kraft schließen, die das Atom vorwärts bewegt.
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Oberfläche und chemische Eigenschaften wichtig |
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Die Kraft liegt im Piconewton-Bereich, das entspricht einem Billionstel Newton. Sie hängt sie von der chemischen Identität des Atoms sowie der jeweiligen Unterlage ab.
So ließe sich beispielsweise ein Kobaltatom auf einer Kupferoberfläche mit weniger Kraftaufwand bewegen als auf einer Platinoberfläche, so Studienleiter Giessibl in einer Presseaussendung.
"Am erstaunlichsten ist, dass die winzigen Kräfte, die beim Verschieben der Atome wirken, mit einem Kraftsensor gemessen werden können, der im Wesentlichem auf einem Schwingquarz beruht, wie er in jeder handelsüblichen Quarzuhr schwingt", sagte Giessibl.
Er hofft, durch seine Studie geeignete Atome für künftige Schaltelemente wie Computerchips oder Speichereinheiten zu finden.
[science.ORF.at, 25.2.08]
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01.01.2010 |
