Forscher der Universität in München haben unlängst ein
Rastertunnelmikroskop während eines so genannten Parabelfluges in
Schwerelosigkeit getestet. Der erfolgreiche Versuch ist der erste Schritt
zum Betrieb eines solchen Gerätes auf der Internationalen Raumstation und
einer mobilen Variante. Diese könnte beispielsweise auf dem Mars nach
winzigen Lebensspuren suchen.
Prof. Wolfgang Heckl beim Einsetzen einer Probe
in das Rastertunnelmikroskop.
Foto: LMU München |
Das mit dem Nobelpreis für Physik an Gerd Binnig und Heinrich Rohrer
ausgezeichnete Rastertunnelmikroskop (Scanning Tunnelling Microscope,
STM) ist erstmals während eines Parabelflugs über Korsika unter den
Bedingungen der Mikrogravitation getestet worden. Mit dem vom Team um
Prof. Wolfgang M. Heckl vom Institut für Kristallographie und Center
for NanoScience entwickelten und im eigenen Institut gebauten Gerät
wurden während eines Parabelfluges zum ersten Mal Atome an der Oberfläche
eines Graphitminerals in Schwerelosigkeit abgebildet. Den Flug
veranstaltete das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln.
Dieses Vorhaben im Bereich der Bio-Nanotechnologie ist Teil eines
Projektes für den Aufbau eines atomar auflösenden analytischen
Messinstruments auf der Internationalen Raumstation ISS. Als erster
Schritt wurde das Prototyp-STM im Hinblick auf die mechanische Stabilität
(insbesondere bei Vibrationen), die Sicherheit und Ergonomie unter
Schwerelosigkeit (Stichwort Human Interface) getestet. Es soll auf der ISS
dazu verwendet werden, das Wachstum großer, defekt-freier DNA-Kristalle
unter Mikrogravitationsbedingungen zu untersuchen. Solche Experimente sind
auf der Erde nicht optimal möglich, da der Einfluss der Gravitation die
Präparation aus der wässrigen Lösung stört und damit die
Selbstorganisation der Biomoleküle behindert. Mögliche Anwendungen
beinhalten die Entwicklung DNA-basierter Mikrochips sowie die Herstellung
von pharmazeutisch wirksamen Makromolekülen mit einem "Labor auf dem
Chip".
Mit der Rastersondenmikroskopie steht ein Instrument zur Verfügung, um
Mikrostrukturen auf atomarer und molekularer Ebene sichtbar zu machen.
Dieser einzigartige Einblick in den Nanokosmos hat bisher schon zu
spektakulären Ergebnissen geführt. Heckl gelang es beispielsweise
erstmals, die vier Basen der DNS sichtbar zu machen. Seine
Forschungsgruppe an der Ludwig-Maximilians-Universität beschäftigt sich
mit Projekten zur Entstehung von Leben. Wann und unter welchen Bedingungen
begannen Moleküle, sich selber zu replizieren? Diese Frage spielt auch in
der extraterrestrischen Planetenforschung eine herausragende Rolle, etwa
bei der Suche nach Lebensformen auf dem Mars. Neueste Entwicklung der
Forschungsgruppe Heckl ist ein mobiles Rastersondenmikroskop (Scanning
Probe Microscope, SPM), das als Nutzlast eines Roboters im Format
eines Spielzeugautos autonom auf der Marsmission 2003 nach Spuren von
Wasser aus der Frühzeit der Marsgeschichte an der Oberfläche von
Sedimenten suchen soll.
