Beugung von Materiewellen an Nanostrukturen: Untersuchungen von kleinen He Clustern und andere Anwendungen
Prof. Dr. Jan-Peter Toennies (Max-Planck-Institut für Strömungsforschung, Göttingen)

Neue Möglichkeiten auf dem Gebiet der Atom- und Molekülphysik ergeben sich aus der Verfügbarkeit von freitragenden Nanostrukturen mit einer Spaltöffnung von nur 50 nm [1]. Durch die Beugung von kalten He Clustermolekularstrahlen an Transmissionsgittern konnte der erste Beweis für die Existenz des sehr schwach gebundenen Heliumdimers erbracht werden. Neuere Messungen liefern die Größe des Dimers mit etwa 50 Å [2]. Daraus konnte die Bindungsenergie mit etwa 1.3•10-3 K bestimmt werden. Auch konnte bei der Streuung an Edelgasatomen gezeigt werden, dass diese durch die Mitte des Dimers fliegen können, ohne die Bindung zu brechen. Kürzlich ist es gelungen, die Auflösung zu verbessern, sodass magische Zahlen in der Clustergrößenverteilung in reinen Bose-Einstein kondensierten 4He Clustern und in 4He/3He Mischclustern erstmals beobachtet werden konnten.

Zum Schluss des Vortrags wird über weitere Anwendungen von Nanostrukturen berichtet. Mit drei identischen Nanogittern ist ein universelles eilcheninterferometer mit extrem hoher Empfindlichkeit aufgebaut und in Betrieb genommen worden. Der Grundstein für ein neues, besonders oberflächenempfindliches Mikroskop konnte durch die erfolgreiche Fokussierung eines Atomstrahls mithilfe einer Fresnel-Zonenplattenlinse auf einen Punkt von circa 1 µm Durchmesser gelegt werden [3].

[1] R.E. Grisenti, G.C. Hegerfeldt, T. Köhler and J.P. Toennies, Physikalische Blätter 56, 53-55 (2000)

[2] R.E. Grisenti, W. Schöllkopf, J.P. Toennies, G.C. Hegerfeldt, T. Köhler and M. Stoll, Phys. Rev. Lett. 85, 2284 (2000)

[3]R.B. Doak, R.E. Grisenti, S. Rehbein, G. Schmahl, J.P. Toennies and Ch. Wöll, Phys. Rev. Lett. 83, 4229 (1999)