GGS I - RTM

Rastertunnelmikroskopie - eine Methode für atomare Aufl?sung

In diesem Kurs wollen wir Schülerinnen Einblick in die Rastertunnelmikroskopie, deren Anwendungsbereiche und M?glichkeiten bieten. Es handelt sich um einen praktischen Kurs, in dem wir zeigen wollen, dass sich auch mit relativ einfachen Mitteln, ?schon atomare Aufl?sung erreichen l?sst. Dazu stehen zwei kommerzielle Rastertunnelmikroskope zur Verfügung, welche die Schülerinnen nach einer kurzen Einführung auch selbstst?ndig bedienen sollen.
Zun?chst wollen wir den Schülerinnen anschaulich die grundlegende Funktionsweise eines Rastertunnelmikroskops (RTM) erl?utern. In diesem Zusammenhang werden wir einen Vergleich zu anderen Mikroskopiemethoden, und deren jeweiligen Anwendungsm?glichkeiten, anstellen.

Wir stellen verschieden Materialien zur Untersuchung zur Verfügung, unter anderem Graphit-, und Goldproben. Nach einer Erkl?rung des atomaren Aufbaus dieser Materialien, dürfen die Schülerinnen selbst versuchen die atomare Struktur deren Oberfl?chen mit einem Rastertunnelmikroskop sichtbar zu machen. Zudem ist geplant, dass die Schülerinnen eigene Goldproben zur Untersuchung herstellen. Zum Abschluss des Projekts werden wir eine Laborbesichtigung ?machen, bei einer auf dem Gebiet der Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie weltweit führenden Forschungsgruppen. In diesen Laboren stehen Tieftemperatur - Rastertunnelmikroskope, die bei einer Temperatur von 7 Kelvin betrieben werden und beispielsweise auch Untersuchungen unter Einfluss von hohen Magnetfeldern erm?glichen. ?Dort haben die Schüler die M?glichkeit den Forschern bei ihrer t?glichen Arbeit über die Schulter zu blicken.

Abb.: Selbstbau-RTM zum Nachbau an Schulen
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Ablauf

Insgesamt k?nnen wir 8 Pl?tze anbieten, wobei pro Schule zwei Schülerinnen eingeladen werden k?nnen.
Die Gesamtdauer des Projekts betr?gt 9 Stunden. Es ist vorgesehen, das auf 3 Versuchstage (drei aufeinanderfolgende Freitage)?aufzuteilen, jeweils von 15:00-18:00 Uhr. Nach Absprache mit allen Schülern am ersten Versuchstag k?nnen wir den Zeitplan auch anpassen.

Programm

Tag 1:?
Kurzer ?berblick über verschiedene Mikroskopietechniken: RTM, optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskop, deren jeweilige Vorteile, Nachteile und Einsatzgebiete
Das grundlegende physikalische Prinzip hinter dem RTM: Einführung in den Tunneleffekt?
Aufbau eines RTM: ?welche Rolle spielen ?u?ere Einflüsse, wie Temperatur und Geb?udevibrationen
Einführung in die Bedienung der verwendeten Rastertunnelmikroskope
Herstellung eigener Messspitzen

Tag 2:?
Einblick in den atomaren Aufbau von Metallen und anderen kristallinen Materialien: ?Kristallstrukturen, Oberfl?chenorientierungen
Messung von Gold-, Graphit- und Molybd?ndisulfidproben
Herstellung der eigenen Goldproben

Tag 3:?
Messung der selbst hergestellten Goldproben
Laborführung in den Laboren der Arbeitsgruppe Repp: Besichtigung eines Hochmagnetfeldrastertunnelmikroskops und eines kombinierten Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskops.
Vorstellung aktueller Forschungsprojekte.?