Rastertunnelmikroskopie

Das Rastertunnelmikroskop (RTM) wurde 1981 von Gerd Binnig und Heinz Rohrer am IBM Zürich erfunden, wofür sie 1986 den Nobelpreis in Physik erhielten. Das RTM gestattet die Abbildung und Charakterisierung einer geeigneten (leitenden) Probenoberfläche mit atomarer Auflösung (~ 0.2 nm). Des weiteren ermöglicht es auch die gezielte Manipulation einzelner Atome, eine lokale Beeinflussung und Modifizierung der Probenoberfläche oder das gewollte Auslösen chemischer Reaktionen.

Das RTM ist ein nicht-optisches Mikroskop, welches auf Prinzipien der Quantenmechanik beruht. Eine atomar scharfe Sonde (die Spitze) wird dabei rasterförmig (zeilenweise wie beim Fernsehgerät) in einem sehr geringen Abstand (< 1 nm) über die Probenoberfläche bewegt und währenddessen eine Spannung zwischen Probe und Spitze angelegt. Abhängig von dieser angelegten Spannung "tunneln" (dies ist der quantenmechanische Effekt) Elektronen von der Probe zur Spitze oder umgekehrt (je nach Polarität der angelegten Spannung), so dass man einen sehr geringen Stromfluss messen kann. Dieser Stromfluss hängt exponentiell vom Abstand zwischen Spitze und Probe ab und erlaubt somit sehr genaue Aussagen über die Topographie und Beschaffenheit der Probenoberfläche.