I Verwendung Der deutsche Physiker Georg Christoph Lichtendberg erkannte bereits im 18. Jhd.: “ Die Neigung des Menschen, kleine Dinge für wichtig zu halten, hat schon sehr viel Großes hervorgebracht.“ Diesem Zitat haben wir uns zu Herzen genommen und uns im Rahmen unserer Projektarbeit mit der dem Rastertunnelmikroskop, oder besser mit seiner Auswertungssoftware befasst.  

Bevor wir zu unserem eigentlichen Projekt kommen, wollen wir einen kurzen Überblick über die Funktionsweise des Geräts geben, das bahnbrechend für die der Atomphysik und Nanotechnologie ist.   Die Frage, die Generationen von Physikern beschäftige, war, ob und wie man einzelne Atome sichtbar machen kann. Man muss sich vor Augen halten, dass optische Mikroskope bei einer Wellenlänge von 250 nm an ihre Grenzen bezüglich der Auflösung stoßen. Das entspricht ungefähr der halben Wellenlänge von sichtbarem Licht. Das Elektronenmikroskop hat diese Grenzen überwunden.

Keine Methode ist so einfach wie die Rastertunnelmikroskopie Keine Methode ist so einfach wie die Rastertunnelmikroskopie. Das Rastertunnelmikroskop „sieht“ die Atome nicht, sondern „fühlt“ sie. Eine äußerst feine Spitze tastet die Oberfläche der Probe ab. Die Regelung des Abstandes zwischen Spitze und Oberfläche erfolgt durch den sogenannten Tunnelstrom. Der Tunnelstrom lässt sich nur mit Hilfe der Quantenmechanik erklären. (vielleicht kleine Erklärung auf der Tafel) Auf dem Bildschirm kann dann ein Bild der Oberfläche aus den Abtastdaten erstellt werden.

II Historisches Am 18. März 1981 gelang es zum ersten Mal, die Abhängigkeit des Tunnelstromes vom Abstand der Spitze von einer Oberfläche nachzuweisen. 1986 wurden Gerd Binnig und Heinrich Rohrer für diese Leistung mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Das Rastertunnelmikroskop hat den Vorteil, dass es im Vakuum, in Luft und sogar in Flüssigkeiten eingesetzt werden kann. Biologen können mit seiner Hilfe zB.: die Grundbausteine des Lebens unter nahezu natürlichen Bedingungen untersuchen und Chemiker sind in der Lage, Oberflächenreaktionen auf molekularer Ebene direkt zu beobachten.

Hier ein konkretes Beispiel für die Anwendung: Bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunktes (~273°C) "schrieben" Wissenschaftler mit 35 Xenon-Atomen das Wort "IBM" auf eine Oberfläche. Damit wurde ein erster Schritt zur Entwicklung der sogenannten Nanotechnologie getan. Darunter versteht man die Entwicklung neuer Fertigungsmethoden auf molekularer Ebene. Das Rastertunnelmikroskop und seine Abkömmlinge, z.B. das Rasterkraftmikroskop, haben die Möglichkeit eröffnet, in Bereichen von einem Millionstel Millimeter "Dinge" zu bearbeiten oder herzustellen: eine zukunftsträchtige Technologie, deren Folgen heute noch nicht absehbar sind.

III Das Projekt   Unsere Aufgabe bestand darin, eine Auswertungssoftware für das Programm zu schreiben. Die bereits bestehende Software wies einige Nachteile im Gebrauch auf. Der zu komplizierte Quellcode sollte von uns vereinfacht werden. Darüber hinaus sollte die Benutzeroberfläche möglichst einfach gehalten, und das Auslesen beschleunigt werden.

Wir verwendeten dabei die Programmiersprache Visual Basic Wir verwendeten dabei die Programmiersprache Visual Basic. Als Visual Basic auf den Markt kam, sollte es lediglich einen möglichst leichten Einstieg in die Windows Programmierung ermöglichen. Von Profi-Entwicklern wurde es als „Spielzeugsprache“ belächelt. Damals wusste man noch nicht, welch rasante Entwicklung Visual Basic erfahren würde. Der Erfolg ist auf eine relativ leicht zu lernende Programmiersprache und eine visuelle Entwicklungsumgebung zurückzuführen.

Unsere Benutzeroberfläche sieht so aus (Power Point Folie 9) : ganz oben befinden sich die Eingabefelder für den Rasterbereich, darunter die Buttons für die Bildbearbeitung : Kontrast erhöhen Intensität erhöhen Graustufen Invertieren.   Weiters die Zeitverzögerung für das Einlesen, um die Schwingungen der Nadel abzumildern (Folie 10) und der „Start“- und „Speichern“-Button der Rasterung.

Bestandteile der Software sind: a)        User Interface für die manuelle Parametereingabe b)       Kern für das Schreiben und Lesen   Der Kern regelt die Zeitverzögerung, die die Nadel zum Einschwingen braucht und nach der die Daten gelesen werden. Es wurden zwei Schleifen programmiert, die einzelne Werte in 2-12 Schritten durchgehen. Nachdem wir eine Spitze verbogen hatten, gelang uns doch noch eine Aufnahme mit unserer Software. Hier erkennt man, in den leuchtend roten Streifen die Rillen einer DVD.