Nanostrukturen stark auf dem Vormarsch
Die Atomlithografie ist ein physisches Verfahren, bei dem die Trajektorien der Atome eines Atomstrahls durch überlagernde Laserstrahlen manipuliert werden. Auf diese Weise wird bei der Atomlithografie ein Atomstrahl mit einer Maske aus Licht gebildet, wodurch Strukturen im Nanometerbereich entstehen. Das NANOCOLD-Projekt diente der Entwicklung von Nanotechnologien auf der Grundlage einer Ablagerung von Atomen, die durch Laserlicht fokussiert wird und womit schließlich Grundelemente für Anwendungen der Elektronik, Optoelektronik und Informationstechnologie entstehen sollen. Vor dem Hintergrund des NANOCOLD-Projekts wurden durch die direkte Ablagerung von kalten Caesium-Atomen Nanostrukturen auf eine Oberfläche aufgebracht. Die Abkühlung eines Atoms bezeichnet die Phase, wenn ein Atom in den Strahl eintritt und viel mehr Photonen zerschlägt als ein Atom, das sich aus dem Strahl hinaus bewegt. Dies kann durch ein Einstellen des Strahls geschehen, dessen hauptsächliche Wirkung in der Abbremsung und daraus resultierenden Abkühlung eines Atoms besteht. Der Kaltatomstrahl des Geräts wird kontinuierlich aus einer pyramidalen magnetooptischen Falle (MOT - magneto-optical trap) für Caesium-Atome heraus produziert. Die MOT ist eine spezifische Anordnung von Spiegeln, die wie eine Hohlpyramide mit einer kleinen spitzen Öffnung angebracht sind und in der die abgekühlten Atome auf ein kleines Volumen gebracht werden. Es fand eine direkte Ablagerung der kalten Caesium-Atome auf eine Oberfläche in Verbindung mit mikroskopischer Diagnostik unter Verwendung der Ultrahochvakuum-Rastertunnelmikrosopie vor Ort statt. In Gegenwart einer optischen Maske mit Stehwellen wurden Substrate aus hochorientiertem pyrolytischen Grafit (HOPG), eine relativ neue Form hochreinen Grafits, für die direkte Ablagerung kalter Caesium-Atome verwendet. Es gab jedoch aufgrund der relativ kleinen Dimensionen der atomistisch flachen Regionen des Substrats Schwierigkeiten bei der Beobachtung eines regulären Bereichs von Caesium-Nanolinien. Daher wird nun verstärkt und auch erfolgreich an der Untersuchung einzelner, isolierter Linien gearbeitet. Caesium ist an der Luft hochreaktiv, weshalb seine Manipulation, Ablagerung und Erforschung sehr anspruchsvoll sind. Durch die Ergebnisse des Projekts werden das Wissen und die einschlägige Literatur über die spezifisch genutzte Streuung sowie die in dem so erzeugten Zustand beobachteten Wachstumsphänomene erweitert. Um die Rolle der Prozessparameter und die Eigenschaften des Substrats bei der Bestimmung der Form solcher Ablagerungen weiter zu ergründen, bedarf es noch weiterer Arbeit.
