Münster 2011 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 26: Praktika und neue Praktikumsversuche 2 (Schule)

DD 26.4: Vortrag

Mittwoch, 23. März 2011, 15:00–15:20, SR B

Ein Tor zur Nanowelt - das Rastertunnelmikroskop im Physikunterricht — •Carsten Frerichs und Klaus Wendt — AG LARISSA, Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Bis vor wenigen Jahren erwies es sich als nicht möglich visuell in die atomaren Größenbereiche der Nanowelt vorzudringen. Dies wird bekannterweise dadurch verhindert, dass die Wellenlänge des sichtbaren Lichts deutlich größer ist und der Auflösung eines Mikroskops über Beugung eine physikalisch bedingte Grenze setzt. Auch die Verwendung von bedeutend kürzeren Wellenlängen bei Einsatz von Elektronenstrahlen in abbildenden Systemen bzw. zur Abtastung erbrachte anfangs aufgrund von Abbildungsfehlern keine wirklichen Erfolge. Erst 1981 gelang es Gerd Binning und Heinrich Rohrer dieses Problem auf einfache Weise mithilfe des von ihnen entwickelten Rastertunnelmikroskops zu lösen, wofür sie den Nobelpreis erhielten. Damit war man zum ersten Mal in der Lage einzelne Atomen aufzulösen und bald darauf sogar zu manipulieren.

In einer mehrstündigen Unterrichtsreihe soll dieser Themenkomplex Oberstufenschülern auf interessante Weise vermittelt werden. Im Rahmen eines Top-Down Prozesses "steigen" sie "hinunter" in die Nanowelt, an dessen Ende die experimentelle Realisation atomarer Auflösung mit einem Rastertunnelmikroskop steht. Besonders in Hinblick auf die aktuell rasante Entwicklungsgeschwindigkeit und die umfangreichen Möglichkeiten der Nanotechnologie ist das vorgestellte Projekt über den Einsatz eines Rastertunnelmikroskop als eines der wichtigsten Werkzeuge in diesem Themengebiet spannend und bedeutsam.