Die BMBF Nachwuchsgruppe "Quantitative Kraftspektroskopie" entwickelt eine neue Technik für die dynamische Rasterkraftspektroskopie. Mit ihr können Spitzen-Proben-Kräfte mit sehr hoher Genauigkeit sowohl unter normalen Umgebungsbedingungen als auch in Flüssigkeiten gemessen werden. Die Methode ist besonders interessant für biologische Proben.
Forschung und internationale Kontakte
Die dynamische Kraftspektroskopie (engl. Dynamic Force Spectroscopy, DFS) bietet die faszinierende Möglichkeit, Kräfte auf atomarer Skala mit hoher Präzision im Vakuum zu messen. Mit Hilfe eines dynamischen Rasterkraftmikroskops wird dabei die Kraft zwischen Spitze und Proben aus der gemessenen Frequenzverschiebung berechnet. So können die Spitzen-Proben-Kräfte mit bekannten physikalischen Modellen nun auch auf der Nanometerskala verglichen werden.
Das Hauptziel des Projektes Quantitative Kraftspektroskopie ist nun die Implementierung einer neu entwickelten Methode, die hochauflösende Kraftspektroskopie an Luft und in Flüssigkeiten erlaubt. Dadurch soll die bisher nur im Ultrahochvakuum (UHV) angewandte dynamische Kraftspektroskopie auch an Luft und in Flüssigkeiten ermöglicht werden. Für biologische Proben, die sich nur in Flüssigkeiten untersuchen lassen, wird so ein neuer Weg eröffnet, um ihre elastischen Eigenschaften zu messen.
Ein Teil dieser Entwicklung erfolgt in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Udo D. Schwarz, Department Mechanical Engineering, Yale University (USA).
Entwicklung und Perspektiven
Eine Anwendung soll diese neue Methode auch bei der Untersuchung von Reibungseigenschaften auf der Nanometerskala finden. Dieser Wissenschaftszweig ist die Nano-Tribologie, die sich zum Ziel gesetzt hat, Reibung auf der atomaren Skala zu untersuchen. Mit der dynamischen Rasterkraftspektroskopie kann nun die seit langem aufgestellte Vermutung, dass Reibung und Adhäsion auf der atomaren Ebene direkt zusammenhängen, weiter erforscht werden.
Weiterhin gibt es eine Zusammenarbeit mit der Firma nanoAnalytics GmbH, Münster. Ziel der Zusammenarbeit ist die Vermarktung einer entsprechenden Hard- und Software, um die in der Arbeitsgruppe "Dynamische Kraftspektroskopie" entwickelte Methode als Produkt für die Nanotechnologie zu vertreiben.
