Effektive Herstellung von NanonetzenEin Verfahren zur einfachen Herstellung unterhöhlter bzw. überwölbter nanoskaliger Oberflächen mit periodischen Strukturen wird vorgestellt. Solche Strukturen sind besonders im Bereich der Zellkultur und Implantologie von großen Interesse. Im Gegensatz zu konventionellen Techniken wie der Zwei-Photonen Polymerisation können dabei große Oberflächen zeiteffektiv bearbeitet werden.
ProblemstellungMikro- oder nanoskalige Oberflächenstrukturen werden in der Regel durch abtragende, aufbauende oder umformende Verfahren hergestellt. Zu den abtragende Verfahren zählen beispielsweise das Ätzen oder die Laserablation, unter aufbauenden Verfahren versteht man alle Arten von Beschichtungsprozessen oder lasergestützten Depositions- und Aushärteverfahren (Zwei-Photonen-Polymerisation). Zu den Umformverfahren gehören Nanoimprint und Laser Assisted Direct Imprint Techniken.
Unsere LösungIm hier vorgestellten Verfahren zur Erzeugung einer nanoskaligen periodischen Struktur wird in einem ersten Schritt eine sog. Hartschicht auf einem Substrat wie z.B. Quarzglas deponiert. Diese Hartschicht kann z.B. eine Oxidschicht wie SiOx sein. Auf diese erste Schicht wird dann eine Weichschicht in Form einer Polymerschicht oder eines Flüssigkeitsfilms aufgebracht. Dieses sog. Confinement sorgt zur Beruhigung der Oberfläche während der eigentlichen Bearbeitung. Für diese wird die Hartschicht mit einem gepulsten Laser bestrahlt. Dabei hat der Laser eine Wellenlänge, die bei der Hartschicht absorbierend ist und ein Intensitätsprofil, das räumlich moduliert ist. Dadurch wird erreicht, dass die Ablationsschwelle der Hartschicht in definierten Bereichen überschritten wird und sich die Schicht infolge dessen lokal vom Substrat abhebt, wodurch die gewünschten unterhöhlten Strukturen entstehen. Vorteile
Anwendungsbereiche
EntwicklungsstandEs wurden bereits verschiedene Strukturen (u.a. auf Quarzglas) hergestellt. Die Struktur der Oberfläche kann dabei mit einer Vielzahl von Parametern beeinflusst werden und reicht von blasenartigen bzw. tunnelartigen Hohlräumen über frei tragende „Drahtgeflechte“ bis hin zu vollständig vom Substrat abgelösten Netzen. Beispiel einer netzartigen Oberfläche mit periodischer Struktur unter zwei verschiedenen Winkeln. An Stellen, die mit geringer Laserintensität bestrahlt wurden, ist das Netz mit dem Substrat verbunden, an Stellen hoher Intensität aufgeplatzt und abgelöst. Die Periodenlänge beträgt jeweils ca. fünf Mikrometer. (Quelle: Weichenhain-Schriever, Ihlemann) PatentsituationEuropäische Patentanmeldung erteilt, validiert in DE: EP2857138B1 Patentinhaber/-anmelder: Laser-Laboratorium Göttingen e.V. KontaktDr. Tilmann Götze |