Gesundheit: Einzelne Atome mit feiner Nadel aufgeladen

Einzelne Atome hin und her zu schieben, das ist eine Kunst, die Physiker schon seit einigen Jahren beherrschen. 1989 ordnete der amerikanische Forscher Don Eigler von IBM mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops 35 XenonAtome auf einer Platinoberfläche zu den Buchstaben „IBM“ an – den kleinsten jemals geschriebenen Lettern.

Nun ist es wiederum Wissenschaftlern von IBM geglückt, auch die Eigenschaften einzelner Atome zu manipulieren. Jascha Repp und sein Team vom IBM-Labor in Rüschlikon bei Zürich haben in Zusammenarbeit mit der Uni Göteborg einzelne Goldatome mit zusätzlichen Ladungen versehen. Es gelang ihnen, den Goldatomen Elektron für Elektron hinzuzufügen. Und da die Ladung eines Atoms für dessen magnetisches Verhalten ausschlaggebend ist, könnte die Manipulation ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung noch kleinerer elektronischer Bauelemente sein, schreiben die Forscher im Fachblatt „Science“ (Bd. 305, Seite 493).

Die IBM-Wissenschaftler experimentierten auch diesmal mit der feinen Spitze eines Rastertunnelmikroskops. Die Nadel führten sie nah an ein einzelnes Goldatom heran, das sie zu diesem Zweck auf einer sehr dünnen, isolierenden Kochsalzschicht platziert hatten. Mit einer kurz angelegten elektrischen Spannung war es ihnen möglich, einzelne Ladungen auf das Atom zu übertragen.

Dass das übergesprungene Elektron an Ort und Stelle blieb und den Wissenschaftlern nicht rasch wieder entschwand, lag an dem gewählten Kochsalzfilm. Die Unterlage stabilisierte den neuen Ladungszustand der Goldatome. Die Chlor- und Natrium-Partikel in dem Film änderten ihre Lage derart, dass das flüchtige Elektron im Zaum gehalten wurde. Es blieb so lange auf dem Goldatom sitzen, bis die Forscher es mittels eines umgekehrten Spannungsstoßes wieder zur Spitze des Tunnelmikroskops zurückspringen ließen. tdp

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