IBM fotografiert und vermisst einzelne Moleküle

Rasterkraftmikroskop macht Moleküle wie in Strukturformeln sichtbar

Die Strukturformeln von Molekülen kennt jeder aus dem Schulunterricht - aber sehen die chemischen Verbindungen wirklich so aus? Ja, das tun sie, kann nun IBM bestätigen. Erstmals konnten Wissenschaftler einzelne Moleküle fotografieren und dabei auch gleich vermessen.

Elektronenmikroskope in verschiedenen Ausführungen sind nicht nur in der Forschung, sondern auch in der industriellen Anwendung seit Jahrzehnten Standardwerkzeuge. Ihre Auflösung reicht zwar aus, um die Gitterstrukturen von Verbindungen darzustellen, aber für einzelne Moleküle mit dreidimensionaler Darstellung ist sie zu gering.

Forscher von IBM haben nun in Zusammenarbeit mit der Universität von Utrecht die Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscope, AFM) so weit entwickelt, dass die Auflösung für ein isoliertes Molekül reicht. Die Wissenschaftler machen sich dabei die Kräfte, die zwischen einzelnen Atomen wirken, zunutze. Deren Stärken sind anhand des Aufbaus eines Moleküls bekannt und lassen sich messen.

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Werden die Kräfte an vielen Stellen der Verbindung gemessen, so kann daraus ein dreidimensionales Bild errechnet werden. Das Verfahren ähnelt dem Röntgen oder der Tomographie aus der Medizin. Um die Struktur des Moleküls zu erkennen, müssen die Forscher immerhin erst durch die Elektronenwolke sehen können, welche die Atomkerne umgibt. Das Hauptproblem sind aber die winzigen Strukturen und die langen Messzeiträume.