Staub in der Nanowelt

News: Staub in der Nanowelt

In der Nanowelt, in der die Objekte nur ein millionstel Millimeter groß sind, erscheinen Teilchen, die mit bloßem Auge zu erkennen sind, wie Felsbrocken. Doch für einen amerikanischen Wissenschaftler war so ein kleines Körnchen der Fels des Anstoßes, eine Technologie zu entwickeln, mit der man noch besser ultrakleine Strukturen in Plastik erzeugen kann/Lithoghraphically Induced Self Assembly (LISA). Die Entdeckung gibt erstaunliche Einblicke in das Verhalten von Material im Nanomaßstab, und könnte in einer Zeit, in der nach immer kleinerer Technologie geforscht wird, den Weg in eine neue Generation von Miniaturprodukten ebnen.

Stephen Chou von der Princeton University hat die sogenannte Imprinting-Technik entwickelt. Dabei werden mit Hilfe einer Maske ultrafeine Strukturen in weiches Plastik gestanzt. Die Säulen, die auf diese Weise entstehen, sind etwas mehr als einen halben Mikrometer hoch und breit. Der Vergleich einer solchen Säule mit einem Stecknadelkopf, entspricht dem zwischen einem Stapel mit 15 Geldmünzen und dem U.S. Capitol. Dem Imprinting geht zwar die mühsame Herstellung einer Maske voraus ist die allerdings einmal angefertigt, können die Nanostrukturen einfach aufgestempelt werden. Diese Technologie, hat in der Industrie großes Interesse gefunden, da sie einmal den teuren Prozess der Photolithographie ablösen könnte. Beim Imprinting sinken die Kosten, im Vergleich zur Photolithographie, um mehr als das 1000fache und erreichen damit Bereiche, in denen sich eine Massenproduktion lohnen würde.

Nun haben Chou und Larry Zhuang herausgefunden, daß Kunststoff sich selber zu einer winzigen, perfekt geordneten Säulenstruktur organisieren kann. Die Entdeckung war eigentlich reiner Zufall, denn als Zhuang eine Struktur in Kunststoff stempeln wollte, geriet ein Staubkorn zwischen Werkzeug und Unterlage. Und obwohl die Maske den Kunststoff überhaupt nicht berührt hatte, entstand wenig später ein geordnetes Säulenmuster. "Es war eine erstaunliche Entdeckung, niemand hat so etwas vorher schon mal gesehen", sagt Chou. Den Grund dafür kennt er noch nicht. Er vermutet, daß ein Zusammenspiel von elektrostatischer Anziehung durch die Maske und der hydrodynamischen Instabilität des Polymers diese Strukturen zustande bringt. Die neue Technologie, bei der lediglich Stempel und Kunststoff angenähert werden müssen, hat Chou auf dem International Symposium on Cluster and Nanostructure Interfaces im Oktober 1999 vorgestellt. Er hat sie LISA (Lithographically Induced Self Assembly) getauft. Eine sorgsam konstruierte Maske ist bei diesem Prozeß nicht mehr notwendig. Das ist eine deutliche Erleichterung im Vergleich zur Imprinting Technik. Allerding sind die Strukturen noch nicht klein genug, doch das kann sich ändern, meint Chou. Eine Hoffnung wäre ein Prozeß, in dem eine relativ große Maske erzeugt wird, die zur Herstellung einer kleineren Maske genutzt werden kann. "Im Prinzip kann man kleinere und kleinere und kleinere Dinge erschaffen", sagt Chou.

Nach Meinung des Wissenschaftlers ist die LISA-Technik hervorragend für verschiedenste Anwendungen geeignet. Eine davon wäre zum Beispiel die Nutzung in einer neuen Generation von Flachbildschirmen. LISA würde ermöglichen, daß jeder Punkt oder Pixel, aus einem Cluster von kleineren Punkten bestehen könnte. Das hätte nicht nur eine längere Lebensdauer der Bildschirme sondern auch eine bessere Farbwiedergabe zur Folge. Eine andere Anwendung sieht Chou in Bereichen der Mikroelektronik, zur Herstellung noch kleinerer Speicherbauteile, und in der Biotechnologie, zur Auftrennung von Molekülen nach ihrer Größe. Chou meint, daß mit LISA auch in anderen Materialien Strukturen aufgebracht werden könnten, denn Imprinting-Technik und Photolithographie gelingen nur in Kunststoff (Journal of Vacuum Science and Technology vom Dezember 1999).

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 30.3.1999
"Chips stempeln"
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