10-1 m - Technoseum

.......... NANopArtIkEL MANIpULIErEN
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bILDUNGSpLANbEZUG
Erscheinungen in Natur und Technik aus der Sicht
der Physik beobachten und angemessen beschreiben;
Erklärungen in Bildern, Modellen und Experimenten
veranschaulichen; Versuche planen und
durchführen; Interesse für die Erforschung naturwissenschaftlicher
Phänomene
IN DEr AUSStELLUNG
Zum Thema Manipulieren und Probleme, die dabei
auftreten, bietet die Ausstellung eine Vielzahl
von Versuchsstationen im Grundlagenbereich. Ein
zentrales Exponat hierbei ist die optische Pinzette,
bei der mit Hilfe eines Lasers, Kleinstobjekte
„gegriffen“ und bewegt werden. An Experimentiertischen,
welche nicht nur für Kinder gedacht
sind, wird sehr plastisch dargestellt, was mit dem
„Fette-Finger-Problem“ und dem „Klebrige-Finger-Problem“
gemeint ist. So dienen Boxhandschuhe
dazu Spielsteine in einer bestimmten Zeit
zu stapeln und Kettenhandschuhe dazu magnetische
Formen zu legen.
IBM-Logo mit Xenon-Atomen
INHALtE
Da man Nanopartikel nicht sehen kann, kann
man sie auch nicht mit den Händen anfassen.
Mit welchen Werkzeugen arbeitet man also in
diesem Größenbereich?
Wichtig ist, dass das benutzte Hilfsmittel der Teilchengröße
angepasst ist. Je kleiner also die zu untersuchende
Probe, umso kleiner muss auch das
Untersuchungs- bzw. Manipulationswerkzeug
sein.
In der Nanotechnologie geht es darum Atome anzuordnen.
Das Rastertunnelmikroskop kann hierbei
als Werkzeug eingesetzt werden, um Atome
kontrolliert zu positionieren. Dabei wird die Spitze
etwas näher an die Oberfläche geführt, wodurch
sich die Wechselwirkung zwischen Spitze und
Oberflächenatom vergrößert und somit das Atom
an der Spitze des Rastertunnelmikroskops über
die Oberfläche bewegt werden kann.
Da jedoch auf Nanoebene andere Gesetzmäßigkeiten
herrschen, als in der Makrowelt, treten
beim Manipulieren von Nanopartikeln Probleme
auf. So ist das Größenverhältnis zwischen Werkzeug
und Objekt problematisch, da das Manipulationswerkzeug
wesentlich größer ist als das zu
manipulierende Objekt. Im Vergleich wäre dies
genauso, als wenn man mit dem Mont Blanc die
Oberfläche einer Pampelmuse abtasten würde.
In der Nanotechnologie heißt dieses Problem das
„Fette-Finger“-Problem (fat-finger-problem). Außerdem
lassen sich die Atome nicht so einfach
wieder abstreichen, wenn sie einmal von der
Rastertunnelspitze angezogen wurden, da zwischen
Atomspitze und Oberflächenatom Adhäsionskräfte
auftreten – „Klebrige-Finger“-Problem
(sticky-finger-problem). Hinzu kommt die Brownsche
Molekularbewegung, nach der sich Atome
und Moleküle in ständiger Bewegung (Vibration)
befinden, die nur durch unterschiedliche Temperaturen
reguliert werden kann.
>>>>>>>> VErGLEICHE
∙ Nanopartikel sehen