Das einzelne Molekül im Visier

Forscher der Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich gelang es, einzelne Moleküle auf einer Oberfläche zu lokalisieren und chemisch genau zu bestimmen. Damit stößt die chemische Analyse in neue Dimensionen vor. Eine Identifikation auf einem Maßstab von gerade mal zehn Nanometern wird durch dieses neue Verfahren möglich.

Die Methode basiert auf der Raman- Spektroskopie, die einen regelrechten Fingerabdruck des Moleküls liefert. Dabei wird die zu untersuchende Probe mit Laserlicht bestrahlt. Der größte Teil des Lichts wird umgehend reflektiert; ein Teil jedoch wird von den Molekülen absorbiert und anschließend als klar definierte Ramanstrahlung wieder abgegeben. Misst man diese ausgesendete Strahlung, lässt sich erkennen, welche Substanzen sich auf der Probenoberfläche befinden.

Das Prinzip dieser Messmethode ist an sich schon lange bekannt. Limitierend war bisher, dass Einzelmoleküle ein zu schwaches Signal aussenden. Den Forschern gelang es nun aber, mit einer speziellen Versuchsanordnung das Signal massiv zu verstärken. Bereits seit längerem weiß man, dass die Ramanstrahlung intensiver wird, wenn man die Probe auf eine Silber- oder Goldunterlage aufträgt. Einen vergleichbaren Effekt, allerdings mit einer wesentlich kleineren räumlichen Ausdehnung, erreicht man, wenn man während der Messung mit einer Silber- oder Goldspitze über die Probe fährt.

Zenobi gelang es nun, durch die Kombination der beiden Ansätze eine hochauflösende Analysemethode zu entwickeln. Die Probe wird auf eine flache Oberfläche aus Gold aufgebracht. Während der Messung fährt man mit einer Silber-spitze, die ähnlich fein ist wie diejenige eines Rasterkraftmikroskops, über die Probe. Zwischen Spitze und Goldunterlage entsteht auf einer Fläche von ungefähr 10 mal 10 Nanometern ein starkes elektrisches Feld, welches das Ramansignal um einen Faktor 107 verstärkt.

COMPAMED.de; Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich