Wasserstoff in 3D

- Er kommt in fast allen organischen wie auch vielen anorganischen Stoffen vor: Wasserstoff. Doch als leichtestes aller Elemente ist der Wasserstoff nur äußerst schwer abzubilden. Auch Röntgenstrahlen und Elektronenmikroskope sind dabei nicht immer hilfreich. Mit einer Art Billardspiel unter dem Mikroskop ist es Physikern der Technischen Universität München in Garching nun gelungen, Wasserstoff in künstlich hergestellten Diamantschichten besser darzustellen.

Mit dem neuartigen Mikroskopieverfahren, das das Team um Professor Günther Dollinger (der mittlerweile einem Ruf an die Universität der Bundeswehr Neubiberg gefolgt ist) entwickelt hat, kann die räumliche Verteilung von Wasserstoff in winzigen Proben nun erstmals dreidimensional abgebildet werden. Durchgeführt wird das Verfahren am Rasterionenmikroskop SNAKE (Supraleitendes Nanoskop für Angewandte Kernphysikalische Experimente) im Beschleunigerlabor von TUM und LMU in Garching.<BR><BR>Die zu untersuchenden Diamantschichten werden dabei mit Protonen beschossen. Wie beim Billardspiel prallen Protonen und Wasserstoffatome in einem Winkel von 90 Grad auseinander, weil sie gleich schwer sind. Treffen dagegen unterschiedlich schwere Teilchen aufeinander, so entstehen andere Winkel. <BR>Ein Detektor misst die Winkel zwischen den Flugbahnen. Immer wenn ein rechter Winkel gemessen wird, kann man ohne Zweifel auf die Streuung eines Protons an einem Wasserstoffatom schließen. So können die Physiker den Wasserstoffgehalt der Probe errechnen und ein räumliches Bild der Wasserstoffverteilung zeichnen.<BR><BR>Für die Untersuchung von künstlichem Diamant ist das Verfahren deshalb von Bedeutung, weil Verunreinigungen mit Wasserstoff den Einsatz des Diamants in vielen Anwendungen, wie etwa der Elektronik verhindern. Mit ihren Messungen konnten die TU-Physiker feststellen, wo genau sich die Verunreinigungen an den Diamantkristallen ansiedeln.

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