Inhaltszusammenfassung:
Rastermikroskope werden in vielen Gebieten der Nanotechnolgie routinemäßig eingesetzt, um Oberflächen mit atomarer Auflösung zu untersuchen. In elektromagnetischen Potentialen gefangene ultrakalte atomare Gase können dazu verwendet werden, elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen Atomen und nahegelegenen Oberflächen in chip-basierten Anlagen zu untersuchen. Hier demonstrieren wir eine neue Art eines Rastersondenmikroskops, das diese beiden Forschungsbereiche verbindet, indem eine ultrakalte Atomwolke als Spitze eines Rastersondenmikroskops verwendet wird. Dieses Kaltatomrastersondenmikroskop bietet erstens ein großes Abtastvolumen, zweitens eine ultrasofte Spitze mit wohldefinierter Form und hoher Reinheit und drittens eine große Sensitivität gegenüber elektromagnetischen Kräften (einschließlich Dispersionskräften nahe nanostrukturierter Oberflächen). Wir verwenden das Kaltatomrastersondenmikroskop dazu, die Position und Höhe von Strukturen aus Kohlenstoffnanoröhren bzw. einzelnen, frei stehenden Nanoröhren zu bestimmen, und zwar zerstörungsfrei. Darüber hinaus kann die Auflösung dieses Mikroskops gesteigert werden, indem die verwendete Atomwolke bis zur Bose-Einstein-Kondensation gekühlt wird.