Ionenstrahlen bohren Nano-Löcher

Forschern des Forschungszentrums Rossendorf (FZR) in Dresden ist es gelungen, mit einem sehr fein gebündelten Ionenstrahl ein besonders kleines Loch in die winzige Spitze eines Rasterkraftmikroskops zu bohren. Mit dieser Lochblende wollen die Forscher in Zukunft einzelne Ionen gezielt auf eine Materialoberfläche lenken. Damit könnten einzelne Atome verschiedener Elemente nanometergenau implantiert werden. Das Gemeinschaftsprojekt mit der Ruhr-Universität Bochum sowie der Universität Kassel ist ein wesentlicher Beitrag zur Grundlagenforschung für den Quantencomputer der Zukunft.

Seit Jahren versuchen Forscher Materialien auf atomarer Ebene gezielt zu bearbeiten und zu verändern. Damit können nämlich auch die physikalischen Eigenschaften des Materials verändert werden. „Derartige Nanotechnologien unterscheiden sich von herkömmlichen Technologien neben der Miniaturisierung auch dadurch, dass bei Nano-Strukturen neue physikalische Wirkprinzipien, die so genannten Quanteneffekte, auftreten“, berichtet das FZR heute, Montag. Diese winzigen Quantenbauelemente werden nach Ansicht der Experten die Zukunft der Forschung mitbestimmen, da sie sich für noch schnellere elektronische Bauelemente oder zur Entwicklung neuer Sensoren eignen.

Ein ideales Instrument zur Untersuchung und Entwicklung von Nanotechnologien ist der fokussierte Ionenstrahl. Bei diesem handelt es sich um einen stark gebündelten Strahl geladener und beschleunigter Atome, zumeist werden Kobalt, Gold, Gallium oder Silizium verwendet. Der Strahldurchmesser beträgt etwa 20-50 Nanometer. Der Strahl wird wenige Nanometer bis einige 100 Nanometer in das Probenmaterial geschossen. Um dieses komplizierte Unterfangen auch erfolgreich auszuführen, mussten die Forscher einen Trick anwenden: Sie verwendeten die „Lochblende“, die von Lothar Bischoff im FZR in Kooperation mit der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Kassel hergestellt wurde.