innovativ - bluebox - auf Bohmann

Durch diese neue Entwicklung ist es
nun möglich, in die Tiefe zu schauen,
ohne die Probe dabei zu beschädigen.
Durch Reflexionsbeleuchtung
können sogar Bauelemente auf undurchsichtigen
Substraten abgebildet
werden.
Zellbeobachtungen in ihrer
natürlichen Umgebung
Von großem Interesse ist die „Nahfeldmikroskop-Superlinse“-Kombination
auch für die biologische und medizinische
Forschung. Bisher bereitete
der mechanische Kontakt zwischen
den Nahfeldsonden und den weichen
Biomaterialien erhebliche Schwierigkeiten.
Es war nicht möglich, genügend
scharfe nahfeldmikroskopische
Bilder zu erhalten. Denn zum Studium
von Proteinen oder Membranen an lebenden
Zellen müssen diese in einem
wässrigen Umfeld gehalten werden.
Forscher Thomas Taubner: „Dadurch
entstehende Probleme können durch
den Einsatz der Superlinse umgangen
werden, weil bei unserer neuen Technik
biologische Objekte in ihrer natürlichen
Umgebung räumlich von der
Nahfeldsonde getrennt sind. Die Abbildung
der Linsenoberfläche mit dem
Nahfeldmikroskop stört weder die
biologischen Objekte noch muss die
Nahfeldsonde in Flüssigkeit getaucht
werden.“
Die Wissenschaftler aus Martinsried
verwendeten im Rahmen ihrer Forschungstätigkeit
eine von der Universität
Texas entwickelte Superlinse, die
aus einer nur 440 Nanometer dicken
SiC-Schicht besteht, die auf beiden
Seiten von einer 220 Nanometer dikken
Silizium-Oxid-Schicht umgeben
ist. In der Nahfeldmikroskopie wird
die Probenoberfläche mit einer Sonde
abgetastet, um die elektromagnetischen
Nahfelder zu erfassen. Selbst
das kleinste Objekt ist bei Beleuchtung
von Nahfeldern umgeben, die
nicht dem Beugungslimit unterliegen
und alle optischen Details des Objektes
enthalten. Aus ihnen können Bilder
mit extremer Detailschärfe gewonnen
werden. Bisher war es ein großer
Nachteil der Nahfeldmikroskopie,
dass nur Oberflächenuntersuchungen
durchgeführt werden konnten. Das
heißt, dass etwa die Verwendung bei
der Qualitätskontrolle von „vergrabenen“
Halbleiterstrukturen nur sehr bedingt
möglich und der Blick ins Innere
von Zellen gänzlich ausgeschlossen
war.
Reproduzierbare
Experimentkette
In ihrem Forschungsexperiment positionierten
Hillenbrand und Taubner ihre
Superlinse zwischen die Nahfeldmikroskopsonde
und dem zu untersuchenden
Objekt – in diesem Fall einen
mit Löchern durchsetzten hauchdünnen
Goldfilm – das durch die Linse
hindurch mit Infrarotlicht beleuchtet
wurde. Die SiC-Superlinse verstärkte
die Infrarot-Nahfelder des Objektes.
Mit der Nahfeldsonde konnten die
Physiker das Nahfeld des Goldfilm-
FORSCHUNG
Rainer Hillenbrand dürfte es mittels seiner „Superlinsen-Nahfeldmikroskop-
Kombination“ gelungen sein, selbst bei langwelligem Infrarotlicht Auflösungen
im Nanometerbereich zu erreichen
Testobjektes an der Siliziumoxid-Oberfläche
abtasten, die dem Objekt gegenüber
lag und aus dem Streulicht
der Nahfeldsonde ein Infrarotbild gewinnen.
Dieses zeigte ganz deutlich
das Testobjekt – das Lochmuster des
Goldfilmes. Damit wurde der Beweis
erbracht, dass Objekte deren Größe
nur ein Zwanzigstel der Wellenlänge
des eingestrahlten Infrarotlichtes betrug,
also 540 Nanometer, erkannt
werden konnten, obwohl sie mehr als
880 Nanometer von der Spitze des
Nahfeldmikroskopes entfernt waren.
Die internationale Meßlatte am Sektor
Mikroskopie wurde durch dieses Aufsehen
erregende Forschungsergebnis
des Max Planck Institutes deutlich angehoben,
noch bessere und dünnere
Superlinsen sollen künftig entwickelt
werden, um verstärkt in die Dimension
der Makromoleküle vordringen zu
können.
TINA EGGL
FOTOS: BEIGESTELLT
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WWW.AUSTRIAINNOVATIV.AT • 6 / 2006