Tieftemperatur-Rasterkraftmikroskopie mit funktionalisierten Spitzen an einzelnen Adatomen

Die Frequenzmodulations-Rasterkraftmikroskopie mit einer Metallspitze, die mit einem Kohlenstoffmonoxidmolekul (CO-Molekul) terminiert ist, ermoglicht subatomare Auflosung auf der Probe: Einzelne Kupfer- und Eisen-Adatome auf einer Kupfer(111)-Oberflache erscheinen fur sehr kleine Abstande zwischen Spitze und Adatom als repulsive Tori, wahrend Silizium-Adatome, wie regular erwartet, als repulsive Erhebungen abgebildet werden. In dieser Dissertation wurde untersucht, wieso die Metalladatome als Tori erscheinen, das Silizium-Adatom jedoch nicht. Dazu wurden dreidimensionale Kraftfelder zwischen den drei einzelnen Adatomen und CO-terminierten Spitzen experimentell bestimmt und mit Simulationen aus dem Probe Particle Model sowie Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen verglichen. Um dies auf einer gemeinsamen Abstandsachse zu ermoglichen, wurde eine neue Methode vorgeschlagen, mit der der im Experiment unbekannte, absolute Abstand zwischen Spitze und der Probe bestimmt werden kann. Aus dem Vergleich der Kraftfelder folgt, dass die repulsiven Tori der Metalladatome kein Artefakt der Verbiegung des CO-Molekuls an der Spitze sind, sondern durch attraktive Krafte uber dem Zentrum dieser Adatome gebildet werden, die durch eine Hybridisierung von Zustanden des CO-Molekuls mit denen der Metalladatome entstehen. Des Weiteren wurde im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, dass die derzeit verbreitet verwendeten Kraftentfaltungsmethoden, die aus der Frequenzverschiebung als Funktion des Abstands die dazugehorige Kraftkurve berechnen, nicht fur jedes beliebige Kraft-Abstands-Gesetz gultig sind. Grund dafur ist ein Inversionsproblem, das schlecht gestellt sein kann. Anhand der Analyse des Problems wurde ein Test erarbeitet, mit dem die Gultigkeit der Kraftentfaltung uberpruft werden kann.