Schweizer Wissenschaftler bauen Supermikroskop

Neues Röntgenmikroskop bietet tiefen Einblick in die Welt der Nanotechnologie

Schweizer Forscher haben ein neuartiges Röntgenmikroskop mit einer sehr hohen Auflösung entwickelt. Das Mikroskop ermöglicht es Forschern, nicht nur die Oberflächen von Zellen oder Halbleitern zu betrachten, sondern auch einen Blick in deren Inneres - ohne den betrachteten Gegenstand zu zerstören.

Artikel veröffentlicht am 18. Juli 2008, 15:27 Uhr, Werner Pluta

Dieser tiefe Einblick in die kleinen Strukturen wurde möglich, indem die Forscher um Pierre Thibault vom Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen und Franz Pfeiffer von der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) zwei gängige Mikroskoptechniken, das Coherent Diffraction Imaging (CDI) und die Transmissionsrasterröntgenmikroskopie (Scanning Transmission X-Ray Microscopy, STXM) miteinander kombiniert haben.

Beugungsbild, aufgenommen vom neuen Mikroskop (Quelle: PSI/ EPFL)

Dazu werden die betrachteten Gegenstände mit Röntgenstrahlen durchleuchtet. Hinter der Probe befindet sich ein Detektor, der das Muster der ankommenden Strahlen aufzeichnet. Aus diesen Beugungsdaten errechnet dann ein von den Schweizer Wissenschaftlern entwickelter Algorithmus Bilder. "Wir haben einen Bildrekonstruktionsalgorithmus entwickelt, der die zigtausend Beugungsbilder bearbeitet und sie zu einem superaufgelösten Röntgentransmissionsmikroskopiebild zusammenfügt. Damit die Bilder von höchster Genauigkeit sind, berücksichtigt der Algorithmus nicht nur die Daten der Probe, sondern auch die exakte Form des Lichtstrahls, der auf die Probe trifft", erklärt Thibault.

Nanostrukturen, aufgenommen mit dem neuen Mikroskop Anders als herkömmliche Elektronenrastermikroskope, die Bilder von der Oberfläche eines Gegenstandes liefern, erlaubt das neue Mikroskop einen Blick das Innere einer Probe, ohne diese dabei zu zerstören. Mit dem neuartigen Mikroskop sei es beispielsweise möglich, die Strukturen im Inneren von Zellen zu erkunden oder Schäden in Nanometergröße in einem Chipbauteil aufzuspüren, berichten die Wissenschaftler. Eine Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter.

Eine größere Version des Megapixel-Detektor, den die Wissenschaftler Pilatus getauft haben, wird auch im neuen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) eingesetzt, der in Kürze im europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf in Betrieb genommen wird.

Ihre Entwicklung stellen die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science vor.