Grundlagen und Werkzeuge

Die Erkundung des Nanokosmos beginnt bei seinen elementaren Bausteinen, den Atomen und Molekülen und den Instrumenten, mit denen diese Welt untersucht und gestaltet werden kann. 1981 gelang es den späteren Nobelpreisträgern Gerd Binnig und Heinrich Rohrer mit dem von ihnen entwickelten Rastertunnelmikroskop, einzelne Atome „sichtbar“ zu machen. „Sehen“ im eigentlichen Sinn kann man diese natürlich nicht, denn sie sind viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts und daher unsichtbar.

Das Tunnelmikroskop umgeht dies auf raffinierte Weise. Mit einer Nadel, deren Spitze aus einem einzigen Atom besteht, tastet es Oberflächen rasterförmig ab und erstellt so eine Art „Landkarte“. Diese Werkzeuge können aber noch mehr. Man kann mit ihnen einzelne Atome bewegen. Dies ist allerdings knifflig: Die Nadel ist wesentlich größer als das Atom, das man verschieben will. Zudem bilden sich Anziehungskräfte, die es schwer machen, es wieder abzustreifen. Das Bewegen von Atomen gleicht dem Versuch, mit „dicken“ und „klebrigen Fingern“ filigrane Arbeiten zu verrichten.