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28.10.2013

Neue Moleküle für die Herstellung von Nanostrukturen mit bisher unerreichter Präzision


Objekte mit Größen von nur wenigen Nanometern in nahezu jeder gewünschten Form herstellen zu können, ist eines der großen Ziele der Nanotechnologie. Das ist auch von enormer ökonomischer Bedeutung, zum Beispiel wenn es um die Reparatur der sehr teuren Masken für die Herstellung von Computerchips geht. Erreicht wird dieses Ziel durch Abscheidung von Materialien mittels extrem fein fokussierter Elektronenstrahlen. Die chemischen Grundlagen dieser Technik stehen im Zentrum des neuen EU-geförderten COST-Netzwerks CELINA (Chemistry for ELectron-Induced NAnofabrication). Unter Federführung von Professorin Petra Swiderek am Institut für Angewandte und Physikalische Chemie der Universität Bremen, die nun offiziell auch zur Koordinatorin von CELINA gewählt wurde, haben sich Wissenschaftler aus bisher 18 europäischen Ländern zusammengeschlossen. Damit gehört die Universität Bremen nach mehreren erfolgreich bestandenen Auswahlrunden nun zu den Forschungseinrichtungen, die im Rahmen von COST (European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research) zur Koordination europäischer Forschung beitragen. COST fördert eine international und interdisziplinär vernetzte Forschung in Europa, die im Fall von CELINA alle Bereiche von der chemischen Synthese über die Untersuchung von Reaktionen unter dem Elektronenstrahl bis hin zur Erprobung neuer Moleküle im industriellen Prozess umfasst. Die Europäische Union stellt der Universität Bremen für die wissenschaftliche Vernetzung im Rahmen von CELINA in den kommenden vier Jahren Mittel in Höhe von voraussichtlich über einer halben Million Euro zur Verfügung.

Warum braucht man zur Herstellung von Nanostrukturen eine neue Chemie?

Der Prozess der sogenannten Elektronenstrahl-induzierten Abscheidung (electron beam induced deposition = EBID) funktioniert nicht ohne die passende Chemie. EBID schreibt Strukturen auf eine Oberfläche, wobei die Schrift durch Moleküle entsteht, die unter dem Elektronenstrahl zersetzt werden und dabei Abscheidungen auf der Oberfläche hinterlassen. Will man Nanostrukturen aus einem bestimmten Material herstellen, braucht man Moleküle, die Atome dieses Materials enthalten, die aber auch leicht zu verdampfen sind, damit sie für den Schreibvorgang zur Oberfläche gelangen können. Solche Moleküle wurden ursprünglich entwickelt, um bei Kontakt mit heißen Oberflächen zum Beispiel dünne metallische Schichten zu hinterlassen. Leider ist die Zersetzung der gleichen Stoffe bei EBID meist nur unvollständig. Daher werden neue und speziell für EBID entwickelte Moleküle benötigt, die auch tatsächlich Nanostrukturen nicht nur mit gewünschter Form, sondern auch mit gewünschter Reinheit und damit präzise einstellbaren physikalischen Eigenschaften entstehen lassen.

An CELINA beteiligen sich mit laufenden und in Vorbereitung befindlichen Projekten Chemiker der Universität Bremen und lokale Kooperationspartner an der Universität Oldenburg und der Jacobs University. Sie untersuchen die Details der chemischen Reaktionen, die unter dem Elektronenstrahl ablaufen, und arbeiten an der Entwicklung neuer und verbesserter Moleküle für EBID. Weitere Projekte im Umfeld von CELINA beschäftigen sich aber auch damit, wie sich metallische Abscheidungen bei Bestrahlung von dünnen Schichten mit eingelagerten Metallionen bilden. Diese Arbeiten haben das Potential, neue Wege zu einer kontrollierten Herstellung von Nanopartikeln zu eröffnen. CELINA ermöglicht den wissenschaftlichen Mitarbeitern in diesen Projekten Auslandsaufenthalte bei Industrieunternehmen oder in industrienahen Forschungsgruppen. So können neue Erkenntnisse unmittelbar zur Anwendung gebracht werden.

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Quelle: Universität Bremen




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