Beugung von atomaren Materiewellen durch 2D- Membranen
Beugung von atomaren Materiewellen durch 2D- Membranen
Simuliertes Muster für die Beugung von Wasserstoffatomen durch Einzellagengraphen
Credit:
(Quelle: Brand et al., New J. Phys. 21 033004 (2019). Bild: CC-BY 3.0.)
Beugungsphänomene sind von zentraler Bedeutung für die Charakterisierung und Analyse von Materialien. So sind die Röntgenstrukturanalyse, Neutronen- und Elektronenbeugung vielgenutzte Standardverfahren in Industrie und Wissenschaft. Das Ziel des Projekts ist es, erstmals die Beugung von atomaren Materiewellen durch kristalline 2D-Membranen, wie zum Beispiel Graphen, zu realisieren und damit ein neues Forschungsfeld zu eröffnen. Solche Messungen wurden bisher nur mit subatomaren Teilchen durchgeführt.
Bei unserem Ansatz kommen sich die Materiewellen und das Gitter während der Beugung so nah, dass sich die entsprechenden Atome einander berühren, was in einer ausgeprägten Kopplung der Materiewellen an die verschiedenen Freiheitsgrade des Materials resultiert. Die Besonderheit dieser zerstörungsfreien Untersuchungsmethode ist, dass die verschiedenen Wechselwirkungen erstmals direkt aus dem atomaren Beugungsmuster ausgelesen werden können. Das gibt wichtige Einblicke in die Manipulation von technologisch relevanten Membranen auf der atomaren Ebene. Zudem führt die kleine Gitterstruktur zu einer makroskopischen Delokalisierung der Atome, die die Grundlage für eine Vielzahl von weiteren Forschungsansätzen im Bereich der Kraftmessung und Interferometrie ist.
