IBM Research

Atomare Vorgänge in Echtzeit beobachten

Forschern von IBM Research ist es gelungen, sehr schnelle Bewegungen auf atomarer Ebene sichtbar zu machen. So können sie erstmals den Spin von Elektronen innerhalb eines Atoms visualisieren.

Das Team um Andreas Heinrich und Sebastian Loth nutzt das von IBM entwickelte Scanning Tunneling Microscope (STM) und kombiniert es mit der Pump-Probe-Technik. Dabei wird das Untersuchungsobjekt angeregt, danach wird ein Abbild erstellt. Das Ganze wird wiederholt, diesmal aber etwas länger gewartet, bis das Abbild erstellt wird. Setzt man dies fort, erhält man eine Serie von Bildern, die Aufschluss darüber geben, wie das Untersuchungsobjekt auf den Impuls über die Zeit reagiert.

Das Tunnelmikroskop wird dabei zu einer Art Hochgeschwindigkeitskamera, die Einblicke in sehr schnelle und sehr kleine Phänomene bietet. Laut Heinrich wird es so möglich, auf atomarer Ebene ablaufende Prozesse in Echtzeit zu betrachten.

Anwendung finden kann die Technik beispielsweise bei der Entwicklung von Prozessoren, da hier die Vorgänge im Bereich von Nanosekunden ablaufen und nun beobachtet werden können. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sieht Heinrich im Bereich Solarenergie, wenn es darum geht, die Energieumwandlung von Photonen zu Elektronen zu verstehen.