No Regrets
25.10.2001, 00:02
von Devid P. Cenn und Phillip Pruna Labor für Werkstofforschung, Staatliche Universität von Pennsylvania, University Park, Pennsylvania
Dieser Artikel erschien in AIR 1:2 (März/April 1995).
Ein revolutionäres neues Mikroskopierverfahren erlaubt es, mit handelsüblichen Kopierern subatomare Auflösungen zu erreichen. Früher bemühte man sich mittels eingeführter Verfahren wie etwa der Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) oder der Atomic-force-Mikroskopie (AFM) um eine hohe Auflösung. Es war ein regelrecht revolutionäres Umdenken nötig, um die von diesen archaischen Methoden gesetzten Grenzen zu durchbrechen. Die Autoren stellen hiermit die Xerox-Vergrößerungs-Mikroskopie (XVM) vor, ein Verfahren, das der hochauflösenden Mikroskopie ein neues, faszinierendes Betätigungsfeld erschließen wird (siehe Abbildung 1).
Beschreibung des Verfahrens
Dieses Verfahren hat eine Reihe gewichtiger Vorteile. Zuerst und vor allem ist es extrem einfach anzuwenden. Abbildung 2 stellt das Verfahren in Form eines Flußdiagramms dar. Da in den meisten Labors bereits Kopierer vorhanden sind, bringt das neue Verfahren keine zusätzlichen Kosten mit sich. Bei den meisten Kopierern entstehen nur Kosten von etwa neun Pfennig pro Seite, was signifikant unter den gegenwärtigen Betriebskosten eines TEM oder RTM liegt. Es ist ferner keinerlei Probenvorbereitung vonnöten. Abbildung 3 zeigt eine XV-Mikroskopische Aufnahme von ferroelektrischem Bariumtitanat (BaTiO3 ) in 15392facher Vergrößerung. Diese Aufnahme von Ba TiO3 in Pulverform wurde angefertigt mit einem Xerox-Kopierer der Reihe 1090 im Betriebsmodus Sortieren/Heften. Die größtmögliche Vergrößerung des Xerox 1090 beträgt 155 %, so dass 22 Vergrößerungsschritte nötig waren, um eine 15392fache Vergrößerung ( 1,5522 = 15392) zu erzielen.
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http://mod.chemieonline.de/no_regrets/AIR_91_Abb2.jpg
XVM mit Sortieren/Heften
Die fortgeschritteneren XVM-Instrumente bieten zuweilen die Option Sortieren/Heften. Dies ist eine leistungsfähige Zusatzfunktion, die nach Wissen der Autoren keine Parallele bei den anderen hochauflösenden bildgebenden Verfahren besitzt.
Ultrahochauflösende XVM: Bilder atomaren Wasserstoffs
Durch 48maliges Vergrößern ließ sich bei Proben von deuteriertem Ammoniumhydrogenphosphat (NH4H2PO4 ) eine unglaubliche, 1367481fache Vergrößerung erzielen. Zum ersten Mal konnte ein einzelnes Deuteriumatom abgebildet werden (siehe Abbildung 4). Zu sehen ist auch ein bemerkenswerter Beleg für die Heisenbergsche Unschärferelation; man sieht die quantenmechanisch bedingte Unschärfe des Kerns und des Elektrons.
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Schlußfolgerungen/Zukünftige Arbeiten
Eine einfache, kosteneffektive hochauflösende Technik wurde vorgestellt. Weitere, gegenwärtig laufende Arbeiten lassen sich zwei Bereichen zuordnen. Zum einen untersuchen Theoretiker die Möglichkeit, röntgenstrukturanalytische Daten aus den XVM-Bildern zu gewinnen. Zum anderen versuchen unsere experimentell arbeitenden Kollegen, den Atomkern mit XVM zu untersuchen und die Existenz von Quarks nachzuweisen.
NACHWEISE
1. Isaac Newton, Opticks, 1704.
2. Xerox 1090 Handbuch.
3. Mongolisches Patent Nummer 4, 1993.
4. Persönliches Gespräch mit Dr. Clive A. Randall.
Dieser Artikel erschien in AIR 1:2 (März/April 1995).
Ein revolutionäres neues Mikroskopierverfahren erlaubt es, mit handelsüblichen Kopierern subatomare Auflösungen zu erreichen. Früher bemühte man sich mittels eingeführter Verfahren wie etwa der Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) oder der Atomic-force-Mikroskopie (AFM) um eine hohe Auflösung. Es war ein regelrecht revolutionäres Umdenken nötig, um die von diesen archaischen Methoden gesetzten Grenzen zu durchbrechen. Die Autoren stellen hiermit die Xerox-Vergrößerungs-Mikroskopie (XVM) vor, ein Verfahren, das der hochauflösenden Mikroskopie ein neues, faszinierendes Betätigungsfeld erschließen wird (siehe Abbildung 1).
Beschreibung des Verfahrens
Dieses Verfahren hat eine Reihe gewichtiger Vorteile. Zuerst und vor allem ist es extrem einfach anzuwenden. Abbildung 2 stellt das Verfahren in Form eines Flußdiagramms dar. Da in den meisten Labors bereits Kopierer vorhanden sind, bringt das neue Verfahren keine zusätzlichen Kosten mit sich. Bei den meisten Kopierern entstehen nur Kosten von etwa neun Pfennig pro Seite, was signifikant unter den gegenwärtigen Betriebskosten eines TEM oder RTM liegt. Es ist ferner keinerlei Probenvorbereitung vonnöten. Abbildung 3 zeigt eine XV-Mikroskopische Aufnahme von ferroelektrischem Bariumtitanat (BaTiO3 ) in 15392facher Vergrößerung. Diese Aufnahme von Ba TiO3 in Pulverform wurde angefertigt mit einem Xerox-Kopierer der Reihe 1090 im Betriebsmodus Sortieren/Heften. Die größtmögliche Vergrößerung des Xerox 1090 beträgt 155 %, so dass 22 Vergrößerungsschritte nötig waren, um eine 15392fache Vergrößerung ( 1,5522 = 15392) zu erzielen.
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XVM mit Sortieren/Heften
Die fortgeschritteneren XVM-Instrumente bieten zuweilen die Option Sortieren/Heften. Dies ist eine leistungsfähige Zusatzfunktion, die nach Wissen der Autoren keine Parallele bei den anderen hochauflösenden bildgebenden Verfahren besitzt.
Ultrahochauflösende XVM: Bilder atomaren Wasserstoffs
Durch 48maliges Vergrößern ließ sich bei Proben von deuteriertem Ammoniumhydrogenphosphat (NH4H2PO4 ) eine unglaubliche, 1367481fache Vergrößerung erzielen. Zum ersten Mal konnte ein einzelnes Deuteriumatom abgebildet werden (siehe Abbildung 4). Zu sehen ist auch ein bemerkenswerter Beleg für die Heisenbergsche Unschärferelation; man sieht die quantenmechanisch bedingte Unschärfe des Kerns und des Elektrons.
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Schlußfolgerungen/Zukünftige Arbeiten
Eine einfache, kosteneffektive hochauflösende Technik wurde vorgestellt. Weitere, gegenwärtig laufende Arbeiten lassen sich zwei Bereichen zuordnen. Zum einen untersuchen Theoretiker die Möglichkeit, röntgenstrukturanalytische Daten aus den XVM-Bildern zu gewinnen. Zum anderen versuchen unsere experimentell arbeitenden Kollegen, den Atomkern mit XVM zu untersuchen und die Existenz von Quarks nachzuweisen.
NACHWEISE
1. Isaac Newton, Opticks, 1704.
2. Xerox 1090 Handbuch.
3. Mongolisches Patent Nummer 4, 1993.
4. Persönliches Gespräch mit Dr. Clive A. Randall.