REGENSBURG / BIRMINGHAM / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende aus Regensburg und Birmingham haben eine fundamentale Grenze der optischen Mikroskopie überwunden. Durch den Einsatz quantenmechanischer Effekte ist es ihnen gelungen, optische Messungen mit atomarer Auflösung durchzuführen. Diese bahnbrechende Entwicklung könnte die Art und Weise, wie wir die elementaren Bausteine der Materie beobachten, revolutionieren.
Die optische Mikroskopie hat einen bedeutenden Fortschritt erzielt, indem Forschende aus Regensburg und Birmingham eine fundamentale Grenze überwunden haben. Mit Hilfe quantenmechanischer Effekte ist es ihnen gelungen, optische Messungen mit atomarer Auflösung durchzuführen. Diese Entwicklung könnte die Art und Weise, wie wir die elementaren Bausteine der Materie beobachten, grundlegend verändern.
Traditionell stoßen optische Mikroskope an die Grenze der Lichtbeugung, die es unmöglich macht, Strukturen aufzulösen, die kleiner sind als die Wellenlänge des verwendeten Lichts. Doch durch den Einsatz eines kommerziellen Dauerstrichlasers und einer extrem scharfen Metallspitze, die bis auf einen Abstand kleiner als ein Atomradius an die Probenoberfläche angenähert wird, konnten die Forschenden diese Grenze überwinden.
Der Schlüssel zu diesem Durchbruch liegt in der Quantenmechanik. Auch wenn sich Spitze und Oberfläche im klassischen Sinn nicht berühren, können Elektronen quantenmechanisch zwischen den beiden tunneln. Das oszillierende elektrische Feld des infraroten Lichts führt zu einer periodischen Bewegung von Elektronen, die elektromagnetische Strahlung erzeugt. Diese sogenannte Nahfeld-optische Tunnelemission ermöglicht es, Materialeigenschaften mit atomarer Präzision zu bestimmen.
Besonders bemerkenswert ist, dass dieser Effekt mit einem handelsüblichen Dauerstrichlaser beobachtet werden kann, was die Methode technisch einfacher zugänglich macht. Die Ergebnisse zeigen, dass optische Messungen heute in Dimensionen vorstoßen können, die lange als unerreichbar galten. Diese Entwicklung eröffnet neue Möglichkeiten, die Wechselwirkung von Licht und Materie auf der Ebene einzelner Atome zu untersuchen und besser zu verstehen, wie Prozesse auf den kleinsten Skalen die makroskopischen Eigenschaften von Materialien bestimmen.
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