Nur fünf Nanometer: Der schärfste Röntgenstrahl der Welt
Aktualisiert

Nur fünf NanometerDer schärfste Röntgenstrahl der Welt

Deutsche Forscher haben den feinsten Röntgenstrahl der Welt erzeugt – er ist zehntausend Mal dünner als ein menschliches Haar.

Der schärfste Röntgenstrahl der Welt leuchtet am Deutschen Elektronen-Synchrotron Desy in Hamburg. Dort haben Göttinger Forscher nach eigenen Angaben an der Röntgenlichtquelle PETRA III einen Strahl mit nur knapp fünf Nanometern Durchmesser erzeugt.

Der mit einer eigens angefertigten Speziallinse erzeugte Strahl sei zehntausend Mal dünner als ein menschliches Haar, teilte die Hochschule am Montag mit. Vor dem Experiment lag die Grenze bei etwa 20 Nanometern. Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter.

Neue Möglichkeiten in der Materialforschung

Der feine Röntgenstrahl eröffnet nach Angaben der Wissenschaftler neue Möglichkeiten für die Materialforschung, etwa zur Untersuchung von Nanodrähten, die in Solarzellen zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse der Untersuchungen, an denen die Institute für Röntgenphysik und Materialphysik der Universität Göttingen beteiligt waren, wurden im Fachjournal «Optics Express» veröffentlicht.

Energiereiches Röntgenlicht lässt sich nicht einfach fokussieren wie sichtbares Licht mit einem Brennglas. «Statt einer gewöhnlichen Linse verwenden wir daher eine sogenannte Fresnel-Linse, die aus verschiedenen Schichten aufgebaut ist», erläuterte Markus Osterhoff vom Institut für Röntgenphysik. Als zentraler Träger diente ein Wolframdraht, der nur knapp ein tausendstel Millimeter dick war. Rund um den Draht wurden dann abwechselnd hochpräzise, Nanometer-dünne Schichten aus Silizium und Wolfram aufgetragen.

Kunst mit Röntgenstrahlen

Winzige Drahtscheibe als Linse

Aus dem beschichteten Draht wurde danach eine nur etwa zwei tausendstel Millimeter grosse Scheibe geschnitten, die als Linse diente. Je genauer diese gearbeitet ist, desto schärfer wird der dadurch erzeugte Röntgenfokus.

Als nächsten Schritt wollen die Forscher die Leistungsfähigkeit der Linse weiterentwickeln und die Schichten dazu auf einer ultradünnen und extrem gleichförmigen Glasfaser aufbringen. Damit soll in Zukunft ein Röntgenfokus mit höchster Leuchtkraft mit der Strahlung von Freie-Elektronen-Lasern (FEL) erzeugt werden. (sda)

Elektronenmikroskopische Aufnahme der winzigen Linse auf einer Nadelspitze. Die Linse hat nur rund zwei tausendstel Millimeter (zwei Mikrometer) Durchmesser. (Bild: Uni Göttingen)

Schematischer Versuchsaufbau: Der Röntgenstrahl wird von einem Spiegelpaar vorfokussiert auf die Fresnel-Linse (grün) gelenkt. Die Linse wurde zuvor aus einem ringförmig beschichteten Draht herausgeschnitten. (Bild: Uni Göttingen)

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