Röntgenmikroskop gibt Forschern Nanovision
Ein internationales Forscherteam hat ein Röntgenmikroskop zur Erstellung eines 3D-Bilds eines Nanokristalls verwendet. Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse des Teams ebnen den Weg zu dem letztendlichen Ziel, Bilder einzelner Moleküle in Aktion zu schaffen, die für Nanotechnologie-Forscher in der ganzen Welt von enormem Wert wären. Seit vielen Jahren verwenden Werkstoffwissenschaftler Elektronenmikroskope zur Generierung detaillierter Bilder von Objekten und Werkstoffen. Dies ist jedoch häufig damit verbunden, dass das abgebildete Objekt in äußerst dünne Schichten geschnitten wird, was selten einfach ist und die Eigenschaften des untersuchten Werkstoffs verändern kann. Dagegen ermöglicht die Fähigkeit von Röntgenstrahlen, tiefer in Objekte einzudringen, den Forschern die Darstellung von Nanopartikeln in drei Dimensionen, ohne sie zu zerstören. Aufgrund aktueller technologischer Forschritte stehen jetzt Quellen "harter" Röntgenstrahlen (mit extrem kurzen Wellenlängern) zur Verfügung und ermöglichen solche Studien. Die Forscher unter der Leitung von Ian Robinson vom University College London verwendeten die so genannte kohärente Röntgenbeugungsbildgebung für die Erstellung eines Bilds eines Blei-Nanopartikels, der einen Durchmesser von lediglich 750 nm hatte. Wenn Kristalle Röntgenstrahlen reflektieren, entstehen interessante Muster. Diese Muster können mathematisch umgekehrt werden, um ein dreidimensionales Bild von dem Objekt zu erstellen. Das Bild gab nicht nur die flachen Facetten des Partikels wieder, sondern auch einen Defekt, der mit dem Punkt korreliert, an dem der Kristall auf seinem Glassubstrat angebaut wurde. Die Forscher weisen darauf hin, dass die erzielte Auflösung von 40 nm durch die Entwicklung besserer Detektoren und optischer Teile oder leistungsfähigerer Röntgenstrahlenquellen verbessert werden kann. Wenn dies geschieht, könnten die in dem Papier beschriebenen Methoden auf eine atomare Auflösung ausgeweitet werden. In einem Begleitartikel erklärt Eric D. Isaacs vom Center for Nanoscale Materials in Illinois, warum solche Fortschritte in der Bildgebung so wichtig für die Nanotechnologieforscher sind. Die mechanischen, elektrischen und thermodynamischen Eigenschaften von Nanopartikeln werden durch ihre Oberflächen und Schnittstellen mit anderen Materialien bestimmt. Er stellt heraus, dass die Bindung eines einzigen Moleküls an die Oberfläche von Halbleiter-Nanokristallen ihr elektronisches und optisches Verhalten verändern kann. "Um Werkstoffe mit nützlichen Eigenschaften zu entwickeln, müssen wir zuerst verstehen, wie diese Eigenschaften mit der atomaren Struktur und Oberflächenchemie im Zusammenhang stehen", schreibt Dr. Isaacs. "Robinson und seine Kollegen haben einen beträchtlichen Fortschritt hinsichtlich der Realisierung des Potenzials von Röntgenmikroskopen erzielt."