Gesponsertes Video: Ein Junge und sein Atom

Dies ist ein bezahlter Beitrag. Was das heißt? Ganz einfach: Sponsor IBM liefert das Video und ich die Gedanken dazu.

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Wissenschaftlicher Spieltrieb – eine 1 Nanometer große USS Enterprise im Rastertunnel-Mikroskop

Ich habe das Mikroskopieren im Biostudium lieben gelernt. Besonders angetan hatten es mir Zellen, die mit Fluoreszenz-Farbstoffen gefärbt waren. Sie liefern Bilder, die nicht nur informativ sind für die Frage „Wo liegt was“, sondern auch wunderschön.

Als ich „Mikroskop“ las, hatte das heutige Thema daher gleich einen Stein bei mir im Brett. Auch wenn das mikroskopische Filmchen, um das es hier geht, ganz anders aussieht und die Dimensionen verlässt, die ich als Biologin kenne.

Was Biologen untersuchen ist zwar klein, aber das, was die IBM-Forscher mit ihrem Rastertunnel-Mikroskop (RTM) sehen, ist noch 1000 Mal kleiner. Während das Lichtmikroskop im Mikrometer-Bereich arbeitet, ist man mit dem RTM im Nanometer-Bereich unterwegs. Da wird es sehr „quantig“. Genau genommen ist das, was so ein RTM aufnimmt auch nichts Optisches mehr, noch nicht mal was Elektronenoptisches. Es ist eher ein Abtasten von Oberflächen und das modellhaftes Darstellen der dabei gemessenen Quanteneffekte. Nur so lassen sich Atome sichtbar machen.

Erst seit 30 Jahren gibt es solche Rastertunnel-Mikroskope. Es sind riesige High-Tech-Instrumente, die 2 Tonnen wiegen und absolute Präzision verlangen. Physiker, Chemiker und Materialwissenschaftler untersuchen mit ihnen Einzelatome verschiedener Stoffe, ihre Eigenschaften und wie sie sich unter bestimmten Bedingungen verändern.

Die Atome kann man damit aber nicht nur sehen, sondern sogar gezielt bewegen und positionieren. Um die erreichte Leistungsfähigkeit der Geräte zu demonstrieren, hat IBM im Mai „Den kleinsten Film der Welt“ vorgestellt. In keinem Stop-Motion-Film wurden bisher kleinere Teile animiert als in „Ein Junge und sein Atom“, attestierte auch das Guiness-Buch der Rekorde.

Das Filmchen in pixeligem Retro-Charme soll natürlich Werbung machen für IBM als forschendes Technologie-Unternehmen. Das, was dort spielerisch genutzt wird, will das Unternehmen zum Datenspeicher zukünftiger Computer weiterentwickeln – im platzsparenden Nano-Format. Mehr über diese Forschung und die Entstehung des Films gibt es im Making-Off, das nach dem Kurzfilm anklickbar ist und auf dieser IBM-Seite (engl.).

Meinem Thema – der Biologie – nützt die Forschung übrigens in zweierlei Hinsicht. Zum einen produziert auch die moderne Biologie enorme Datenmengen, die dazu beitragen herkömmliche Speicherkapazitäten an ihre Grenzen zu bringen. Nano-Speicher würden da Abhilfe schaffen. Zum Anderen profitiert die Biologie auch direkt von Fortschritten der Einzel-Atom-Erforschung. Denn die Moleküle, die im Rastertunnel-Mikroskop untersucht werden, können natürlich auch Bio-Moleküle sein – etwa Redox-Enzyme aus Photosynthese oder Zellatmung, bei denen das RTM hilft, Elektronenfluss und Strukturänderungen aufzuklären.

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