Matterhorn im Nanomaßstab

Physiker fräsen mit heißen Silizium-Nadeln filigrane Strukturen in Glas und Kunststoff

Nano-Matterhorn
Nano-Matterhorn

Rüschlikon (Schweiz) - Das Matterhorn ragt in den Alpen 4478 Meter in die Höhe, im Nanolabor von schweizerischen und amerikanischen Forschern dagegen nur 25 Millionstel Millimeter. Mit dieser wohl weltweit kleinsten Skulptur des mäjestischen Gipfels demonstrierten die Wissenschaftler die Möglichkeiten einer neuen Lithografiemethode. Wie sie in den Zeitschriften "Science" und "Advanced Materials" berichten, könnten solche dreidimensionalen Strukturen im Nanomaßstab nicht nur für die Chipfertigung, sondern auch in der Optoelektronik und Medizintechnik genutzt werden.

Mit extrem feinen Spitzen aus Silizium konnten David Pires und seine Kollegen vom IBM-Forschungslabor in Rüschlikon bei Zürich die filigranen Strukturen in Glas und Kunststoff bannen. Erhitzt auf bis zu 350 Grad Celsius, verflüchtigt sich das Material in der hauchdünnen Rohling-Schicht. Stück für Stück ließ sich so beispielsweise die Matterhorn-Skulptur heraus formen, ohne dass Materialreste störten. Mit der gleichen Technik ritzten die Forscher auch eine komplette dreidimensionale Weltkarte in einen Plastikfilm. Mit nur 22 Millionstel Meter Breite würden etwa 1000 diese Karten auf ein einzigen Salzkorn passen.

Trotz dieser Skulpturen haben die IBM-Forscher keine Souvenirs im Sinn, die man nur unter dem Elektronenmikroskop betrachten kann. Vielmehr könnte das Lithographie-Verfahren wegen seiner hohen räumlichen Auflösung von etwa 15 Nanometern auch für die Erstellung von Belichtungsmasken für die Chipherstellung oder zur Produktion optoelektronischer Bauteile verwendet werden.

Im Prinzip ist dieses Verfahren aber eine geschickte Weiterentwicklung des vor Jahren von IBM erfundenen Millipede-Massenspeichers. Tausende heißer Siliziumnadeln können in Kunststoff kleine Mulden schmelzen und so zwischen den digitalen Basiswerten "0" und "1" unterscheiden. Die rasante Entwicklung der Flash-Speicher mit hoher Kapazität zu günstigen Preisen führte jedoch zum Einschlafen des ursprünglichen Millipede-Projekts. Aber für ein Lithographie-Werkzeug ist die mögliche Serienproduktion von günstigen Nanostrukturen mit tausenden heißer Siliziumnadeln sehr interessant.