Zebrastreifen im Nanobereich

News: Zebrastreifen im Nanobereich

Hauchdünne organische Oberflächenbeschichtungen werden künftig in vielen Technologiebereichen eine immer größere Rolle spielen. Doch ist es schwierig, wenige Nanometer dicke Filme herzustellen und ihre Eigenschaften gleichzeitig gezielt zu beeinflussen. Eine neue Methode ermöglicht es nun, solche ultradünnen Schichten zu strukturieren.

Physikern der Universität Münster ist es gelungen, dünnste organische Oberflächen in feinste Streifen zu unterteilen. Um die aus organischen Molekülen bestehenden Filme überhaupt auf die Festkörperoberflächen zu bringen, wendeten sie die Langmuir-Blodgett-Technik an: Bei diesem Verfahren wird eine organische Substanz zunächst auf die Oberfläche eines Wasserbades getropft. Auf dem Wasserspiegel bilden die Moleküle eine geordnete Schicht, den sogenannten Langmuir-Film, der dann auf die Festkörperoberfläche übertragen wird. Die Dicke des Films entspricht dann der Länge eines einzelnen Moleküls.

Unter bestimmten Umständen, so berichten Michael Gleiche, Lifeng Chi und Harald Fuchs, ist es möglich, derartige Filme beispielweise zu sehr feinen Streifen zu strukturieren. Auf diese Weise können die Eigenschaften der Oberfläche entsprechend der Ausrichtung der Streifen beeinflußt werden. Den Wissenschaftlern ist es im Rahmen dieser Arbeiten schließlich gelungen, regelmäßige Streifenstrukturen im Sub-Mikrometerbereich zu erzeugen. Dabei sind die einzelnen Streifen durch etwa 200 Nanometer breite Kanäle voneinander getrennt.

Ein großer Vorteil dieser Methode liegt in ihrer Schnelligkeit und in der im Prinzip unbegrenzten Größe der zu strukturierenden Fläche, meinen die Wissenschaftler. Die Herstellung einer strukturierten Oberfläche von rund zehn Quadratzentimetern erfolgt in nur einer Minute. Das bedeutet, daß sich auf diese Weise bei minimalem Zeitaufwand nahezu beliebig große Flächen mit einem extrem feinen Linienmuster überziehen lassen, was mit Hilfe der herkömmlichen Methoden nicht möglich war.

Die auf diese Weise erzeugte Oberfläche hat eine chemisch alternierende Struktur aus Bereichen, die sich unterschiedlich verhalten und die selektive Anlagerung von weiteren Molekülen ermöglichen. Damit würde zum Beispiel die chemische Analytik mit extrem kleinen Volumina im Attoliter-Bereich ermöglicht. Ein Attoliter ist ungefähr vergleichbar mit dem billiardsten Teil eines durchschnittlichen Tropfens. So gelang auf diesem Wege eine selektive Anbindung von Goldclustern. Bei solchen sogenannten Nanoclustern handelt es sich um sehr kleine Partikel, die fast nur aus Oberfläche bestehen – im Fall der Goldcluster 55 Goldatome mit einer organischen Schutzhülle – und deshalb ganz besondere Eigenschaften haben.

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