Gehen wir von einem „atomar reinen“ Substrat aus, also von Materie in einem Vakuum, wie es im erdnahen Weltraum herrscht, sodass die Materie kaum verschmutzt werden kann. Das Substrat kann aus unterschiedlichen Atomen bestehen. Ein herkömmliches Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop (LT-STM) kann die Oberflächenatome mit einem Metalldraht abbilden, dessen Ende die Form einer scharfen Spitze hat. Aber es kann die Atome unterschiedlicher chemischer Elemente nicht eindeutig unterschieden. „Wir möchten diesem LT-STM nun eine weitere Fähigkeit hinzufügen“, sagt Müllegger. „Die Spitze des Metalldrahts soll beim Abtasten der Oberfläche charakteristische Signale für jedes einzelne Atom aufzeichnen und damit ermöglichen, einzelne Atome unterschiedlicher Elemente zu identifizieren.“

Zu diesem Zweck hat Müllegger ein kommerzielles LT-STM-Gerät um einen Hochfrequenzgenerator erweitert. Über diesen wird Wechselspannung angelegt und in der Folge die Leitfähigkeit der einzelnen Atome gemessen. „Es zeigt sich, dass in den Messkurvn die Peaks bei Atomen desselben chemischen Elements immer an der gleichen Stelle auftreten“, sagt Müllegger. Damit können die Atome unterschiedlicher chemischer Elemente eindeutig identifiziert werden.

Zudem können die Atome zu magnetischen oder mechanischen Schwingungen angeregt werden, die ebenfalls zur Identifizierung dienen, da jede Substanz vorzugsweise bei bestimmten Frequenzen schwingt.

Ziel Mülleggers ist, einen Fingerabdruck für Einzelatome möglichst vieler chemischer Elemente zu erstellen, sodass künftig eine eindeutige Identifizierung einzelner Atome möglich ist.

Auch wenn sich diese Forschung derzeit im Grundlagenbereich bewegt, gibt es dafür zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten: von der Strukturaufklärung von Molekülen über die Fehlersuche und Quantenkontrolle bei spintronischen und elektronischen Bauteilen bis hin zum Quantencomputing, wo auf Spins basierende Quantenbits ausgelesen werden könnten.