Die Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskope der Firma Nanosurf sind für den Schulgebrauch geeignet. Allerdings haben sie auch ihren Preis. Manche Institutionen oder Labors, die für Besuche eingerichtet sind, besitzen derartige Geräte. Die Internet-Plattform www.swissnanocube.ch kann die entsprechenden Kontakte herstellen. Das Rasterkraftmikroskop Easyscan wird mit einem Handbuch und einer einfach zu bedienenden und leistungsfähigen Software geliefert. Das Gerät benötigt eine absolut ruhige Aufstellung, schon geringste Erschütterungen im Gebäude stören das Ergebnis. Die besten Fotos gelingen in der Nacht.

Oberfläche einer porösen Graphitelektrode im Rasterkraftmikroskop
Foto mit freundlicher Genehmigung M. Vonlanthen, www.nanoforschools.ch  

Prinzip des Mikroskops

Das Gerät besteht im Wesentlichen aus drei Teilen, dem Mikroskop-Kopf, der Steuerelektronik und dem Computer mit der Software. Das Rasterkraftmikroskop funktioniert im Gegensatz zum Rastertunnelmikroskop auch bei elektrisch nicht leitenden Materialien. Es misst die Kräfte, die von den Atomen ausgehen. Es sind die Van-der-Waals-Wechselwirkungen zwischen Atomen oder Molekülen, die die Messspitze sehr geringfügig auslenken. Der Gecko nutzt übrigens die gleichen Kräfte, um an Decken und Wänden laufen zu können. Ein spezieller Controller steuert die Spitze in äußerst kurzem Abstand über die Oberfläche des Objekts, eine Software wertet die Ergebnisse aus (> Vergleich Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskop).


Herstellung der Proben
 
Ein Nachteil der Rastertechnik besteht darin, dass die Proben flach sein müssen und keine Erhöhungen enthalten dürfen. Sonst würde die empfindliche Spitze abbrechen, wenn sie über die Probe fährt. Die schillernden Plättchen von einem Schmetterlingsflügel kann man beispielsweise durch einen Klebefilm abziehen und daraus eine flache Probe präparieren.
 
 
Arbeitsanleitung
 
Achtung: Unterhalb des Rasterkraftmikroskops befindet sich eine empfindliche Spitze. Diese darf keinesfalls berührt werden oder in Kontakt mit einem anderen Gegenstand kommen! Setze den Mikroskop-Kopf in die Halterungen und die Probe auf den Probentisch. Schiebe diesen unter die Spitze. Verbinde das Datenkabel mit dem USB-Anschluss am Computer und starte die Software Nanosurf easyScan.

Fahre die Spitze durch abwechselndes Drehen an den drei Schrauben im Gegenuhrzeigersinn vorsichtig nach unten. Betrachte den Abstand der Spitze zur Probe durch die Lupe am Rasterkraftmikroskop. Kontrolliere den Abstand durch das Spiegelbild. Die Spitze muss so nahe herangefahren werden, dass gerade noch ein Abstand durch die Lupe sichtbar ist.
 
Justieren der Spitze:   „Positioning“ > „Approach“ (2×) > abwarten > „Imaging“ wählen

Herauffahren der Spitze:   „Withdraw“ > abwarten > Spitze manuell herauffahren

Photo herstellen:   „Imaging“ > „Photo“ > „File“ > „Export“ > current document as .bmp
 
Die Einstellungen im Menü Imaging müssen an die Probe angepasst werden. Motive wie die Rillen einer Master-CD benötigen eine geringere Auflösung im Mikrometerbereich und können mit einer schnellen Scangeschwindigkeit abgefahren werden. Bei Proben im Nanometerbereich benötigt es eine absolut ruhige Unterlage, am besten mit Schwingungsdämpfung. Hier gelingen Aufnahmen meistens nur in der Nacht, wenn die Umgebung nicht durch winzige Erschütterungen beeinflusst wird.