AFM-Mikroskopie

Bereits im fünften Jahrhundert vor Christus vertraten die griechischen Philosophen Leukipp und Demokrit die Idee, die gesamte Welt bestehe aus unsichtbaren kleinsten Teilchen, die sie wegen ihrer Unteilbarkeit "atomoi" (Atome) nannten.

Erst im 18. und 19. Jahrhundert begann die eigentliche Erforschung der Atome. Eine der ganz grossen Herausforderungen war dabei, die Winzlinge der Materie auch für das menschliche Auge sichtbar und somit fassbar zu machen. Dies gelang aber erst im ausgehenden 20. Jahrhundert.

Was trotz fortschrittlicher Lasertechnologie der 60ger und 70ger Jahre des letzten Jahrhunderts noch im Verborgenen blieb, machte das Rastertunnelmikroskop (Scanning Tunneling Microscope STM) und das Rasterkraftmikroskop (Atomic Force Microscope AFM) endlich möglich: Ein Vorstoss in die Dimension der Atome und Moleküle.

Dieser Durchbruch bei der Visualisierung kleinster Einheiten gelang Anfang der 80ger Jahre am Forschungslabor der IBM in Rüschlikon bei Zürich. Der Schweizer Heinrich Rohrer und der Deutsche Gerd Binnig erhielten für ihre bahnbrechende Erfindung 1986 den Nobelpreis.

Heute sind STM- und AMF-Mikroskope weit verbreitet und werden nicht nur zu Forschungszwecken eingesetzt. AFM-Mikroskope sind wichtige Instrumente für die Qualitätskontrolle in der Mikrotechnologie (z.B. bei der Herstellung von Mikrochips). Hergestellt werden solche Mikroskope auch in der Schweiz, z.B. bei der Firma Nanosurf in Liestal.

Die Rastersondentechnik wird heute nicht mehr nur zur Darstellung von Atomen und Oberflächenstrukturen verwendet.  Nanosensoren und Nanaodispenser bilden eigentliche Nanoinstrumente, die das Arbeiten in der Nanodimension erst möglich machen.

Ein AFM wurde 2007 / 2008 auch mit der Phoenix-Mission auf den Mars transportiert. Das Gerät wurde vom Institut für Mikrotechnik der Universität Neuenburg zusammen mit der Universität Basel und der Firma Nanosurf gebaut.
Das auf die Grösse einer Streichholzschachtel miniaturisierte, automatisierte AFM funktionierte perfekt und wurde zusammen mit anderen Analysegeräten zur Untersuchung des Marsbodens eingesetzt.