Lithographie Playmate auf 50.000stel Quadratmillimetern

Wissenschaftler aus Singapur haben mittels Elektronenlithographie das schärfste Foto der Welt hergestellt. Sie brachten einen Klassiker der Bildverarbeitung mit 100.000 dpi auf 50 x 50 Mikrometern unter. Erreicht wurde das mit Techniken, die auch zur Chipherstellung eingesetzt werden.

In einer bei Nature Nanotechnology im Volltext veröffentlichten Forschungsarbeit hat ein Team des staatlichen Instituts Astar in Singapur ein Bild mit der bisher höchsten Auflösung hergestellt. Die Pixeldichte des 50 x 50 Mikrometer messenden Fotos beträgt 100.000 dpi und liegt damit nahe der Auflösungsgrenze von sichtbarem Licht, die durch den Effekt der Beugung begrenzt ist.

Der Prozess der Bildherstellung folgte dabei nicht modernen Druckverfahren, sondern geschah mit Elektronenstrahllithographie, wie sie auch bei der Fertigung von Halbleitern und deren Masken eingesetzt wird. Dazu wurde die Pixelstruktur mittels eines Elektronenstrahls in eine Glasoberfläche gefräst. Die einzelnen Pixel haben dabei einen Abstand von 250 Nanometern. Die Struktur wurde anschließend mit einer Silberschicht versehen.

Das Bild vor (l.) und nach der Beschichtung (Grafik: Nature)

Da die Abstände der Einzelpunkte nur der halben durchschnittlichen Wellenlänge von sichtbarem Licht entsprechen, müssen die Helligkeits- und Farbunterschiede durch Beugungseffekte erzeugt werden. Das stellten die Forscher sicher, indem sie die den Abstand und die Ein- und Ausfallwinkel der Bildpunkte genau definierten. Nur um die Jagd nach dem schärfsten Bild ging es dabei nicht, Ziel war vor allem der Nachweis, dass sich wahrnehmbare Bildinformationen mit der Methode erzeugen lassen.

Mögliche Anwendungen sehen die Wissenschaftler bei Sicherheitsmarkierungen, etwa auf Geldscheinen. Weitere Forschungen, insbesondere bei der Erzeugung von mehr Farbabstufungen durch verschiedene Materialien wie Gold, sollen auch die Lithographie für die Chipherstellung voranbringen.

Playboy-Foto als Forschungsgegenstand

Dass sich die Forscher bei dem dargestellten Bild für einen Ausschnitt des Ausklappbildes aus dem Playboy vom November 1972 entschieden haben, entspringt einer wissenschaftlichen Tradition. Das Foto des schwedischen Models Lena Söderberg wurde erstmals Mitte 1973 von US-Wissenschaftlern eingescannt, weil sie auf der Suche nach einer möglichst großformatigen und hochglänzenden Vorlage waren. Das Bild, das in seinem originalen Scan einen deutlichen Farbstich aufweist, eignete sich aufgrund seines hohen Detailreichtums und der sanften Farbverläufe für viele Experimente der digitalen Bildverarbeitung unter anderem zur Erforschung von Kompression.

Das in der Folge nach der Schreibweise im Playboy auch 'Lenna' genannte Foto entwickelte sich so zu einem klassischen Forschungsgegenstand, die Geschichte des Bildes war 2001 auch einen Beitrag im IEEE-Newsletter (PDF) wert. Um Voyeurismus ging es dabei nicht: Schon 1973 hatten die Wissenschaftler beim ersten nur 512 x 512 Pixel großen Scan nur Gesicht und Schultern des Models wiedergegeben.