"Snake" jagt den Wasserstoff

- Das Element Wasserstoff bestimmt in zahlreichen Materialien die physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die Verteilung von Wasserstoffatomen im Material spielt eine entscheidende Rolle beim Verständnis und der Optimierung nahezu aller Baustoffe. Am Tandembeschleuniger des Maier-Leibnitz-Labors in Garching erlaubt jetzt erstmals ein neuartiges Mikroskop, das Nanoskop "Snake", die Verteilung von Wasserstoff in Mikrostrukturen dreidimensional abzubilden.

<BR clear=all><BR clear=all>"Ein völlig neues Experimentierfeld  unserer Arbeitsgruppe ermöglicht "Snake" (genauer, das Supraleitende Nanoskop für Angewandte Kernphysikalische Experimente) die Charakterisierung von mikrostrukturierten Materialien, Halbleiterbauelementen oder auch mikrobiologischen Systemen", erklärt Günther Dollinger, Leiter der Arbeitsgruppe am Lehrstuhl für Experimentalphysik der TUM.  <BR>Die Physiker analysieren mit "Snake" die Verteilung der Wasserstoffatome in einem Material mit Hilfe der sogenannten Proton-Proton-Streuung: Dazu wird ein hochenergetischer Protonenstrahl (die Protonen sind positiv geladene Wasserstoffteilchen) auf die zu untersuchende Probe gerichtet. Die Protonen werden an den Atomkernen des Wasserstoffs in der Probe gestreut. <BR>Anschließend wird die resultierende Protonenstreustrahlung ausgewertet.  In einigen Fällen verlassen bei der Streuung zeitgleich zwei Protonen mit einem exakten Winkelunterschied von 90 Grad zueinander die Probe.  Diese Ereignisse interessieren die Physiker besonders, denn aus der Anzahl und der Verteilung dieser speziellen Doppelstreuungen können die Wissenschaftler die Verteilung der Wasserstoffatome in der Probe berechnen.  <BR>Zur Analyse der Wasserstoffatome in einem Untersuchungsobjekt beschießen die Physiker verschiedene Areale der Probe mit dem Protonenstrahl und errechnen dann die Lage der Wasserstoffatome.  Mit "Snake" sind die Forscher jetzt in der Lage, Bereiche bis zu einem Mikrometer (ein Tausendstel Millimeter) Durchmesser exakt zu vermessen.  Eines ihrer ersten Untersuchungsobjekte war der Flügel einer Eintagsfliege. <BR>Mit "Snake" konnten sie zeigen, dass die Verstrebungen der Flügelflächen aus hohlen Röhren bestehen eine hervorragende Leichtbauweise in der Natur, die in der Technik oft Nachahmung findet.  "Snake" werde in Zukunft viele neue Perspektiven in der Mikrowelt der Physik, der Chemie oder der Geologie eröffnen, sind sich die Forscher sicher.

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