Nanoworkshop

Mit der Vergabe des Chemie-Nobelpreises an Stefan Hell, Eric Betzig und William Moerner für die Entwicklung superauflösender Fluoreszenzmikroskopie ist die Bedeutung moderner bildgebender Verfahren im Bereich der Nanotechnik erneut unterstrichen worden. Bereits 1982 gelang es dem deutschen Physiker Gerd Binnig zusammen mit seinem Schweizer Kollegen Heinrich Rohrer den quantenmechanischen Tunneleffekt zur Abbildung der atomaren Topographie leitender Oberflächen zu nutzen (STM = scanning tunneling microscopy). Diese Entdeckung, die mit dem Nobelpreis für Physik geehrt wurde, hat zur Entwicklung einer Vielzahl weiterer Rastersondenmikroskope geführt. Heutzutage können Oberflächenstrukturen auf der Nanometerskala sichtbar gemacht und verändert werden (Nanometer = der milliardste Teil eines Meters). Die neuen Werkzeuge haben eine Tür zur Nanowelt geöffnet.
Im Rahmen eines dreitägigen Nanoworkshops an der Deutschen Schule Mailand haben mehr als 100 Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise eines STM kennen gelernt. Dazu sind 5 Rastertunnelmikroskope vom Lehrstuhl für Physik der Technischen Universität Kaiserslautern ausgeliehen und nach Mailand transportiert worden. Wir danken Herrn Prof. Aeschlimann für das Vertrauen und für die Leihgabe der hochwertigen Instrumente sowie seinem Mitarbeiter Herrn Sept für die Durchführung des Nanoworkshops an unserer Schule.

Experimentiertisch mit einem Rastertunnelmikroskop.

Die Rastertunnelmikroskope sind derart kompakt, dass sie einschließlich der Kontrolleinheit jeweils im handlichen Koffer transportiert werden können. Die Bildgebung erfolgt über handelsübliche Notebooks. Es wird nur eine normale Stromversorgung benötigt, so dass die Experimente auch im Klassenraum stattfinden könnten.
In kleinen Gruppen ist den Schülerinnen und Schülern zunächst das grundlegende Funktionsprinzip vorgestellt worden. Danach haben sie in Partnerarbeit mit dem STM experimentieren können. Das Schülerfeedback ist sehr positiv ausgefallen: Obwohl es in der Kürze der Zeit nur wenigen Teams gelungen ist die Topographie einer Graphitoberfläche mit atomarer Auflösung sichtbar zu machen, ist der Einblick in die Anwendung eines Rastertunnelmikroskops sehr wert geschätzt worden.