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Linz (lk) - Der Triumphzug der Nanotechnologie hat Computer von tonnenschweren, raumfüllenden Geräten
zu leichten Smartphones gewandelt, die dabei auch noch millionenfach leistungsstärker sind. Möglich wurde
dies durch unglaublich präzise Fertigungsmethoden, häufig mit Hilfe stark fokussierter Laser. An der
JKU wurden nun 3D-Nanodrucker enorm verbessert - ein Erfolg, der von der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft
sogar als beste Diplomarbeit des vergangenen Jahres ausgezeichnet wurde.
Die größte Herausforderung dabei ist, den Laser scharf genug zu bündeln. „Leider bewirkt die Wellennatur
des Lichts eine fundamentale Einschränkung, genannt Beugungsgrenze“, erklärt Richard Wollhofen vom Institut
für Angewandte Physik. „Man kann bestenfalls auf einen Kreisdurchmesser von etwa einer halben Wellenlänge
fokussieren.“ Daher erlauben z.B. Bluray-Discs© eine höhere Speicherdichte als CDs: Erstere arbeiten
im UV-Bereich, CDs im langwelligen Infrarot. Für viele Anwendungen ist aber energiereiches UV-Licht zu destruktiv.
Beeindruckende Haarspalterei
Bei der 2-Photonen-Lithographie wird ein schonender Infrarot-Laser in einen flüssigen Photolack fokussiert,
den eine chemische Reaktion aushärtet. Zur Erzeugung beliebiger Nanostrukturen bewegt man den Fokus wie einen
Stift durch das Material, ähnlich wie bei einem 3D-Drucker. Dabei beträgt die Strichdicke nur eine fünfhundertstel
Haaresbreite!
Ein weiterer Laser, dessen Strahl ringförmig den Fokus des Anregungslasers umhüllt, verhindert mittels
stimulierter Emission das Aushärten im Randbereich. „Dies erlaubt kleinere Strichbreiten, so konnte ich die
Beugungsgrenze austricksen“, freut sich Wollhofen. Ihm gelangen Polymerlinien mit nur 7 Prozent Breite der Anregungswellenlänge;
die Österreichische Physikalische Gesellschaft prämierte dies als beste experimentelle Diplomarbeit 2013.
Richard Wollhofens Ergebnisse finden bereits Anwendung: Auf
seine Polymere bringt man auf Glasoberflächen punktgenau Antikörper an, um so unser Immunsystems gezielt
zu untersuchen und es besser zu verstehen.
Der Forschungsbeitrag von DI Wollhofen ist eines von drei Projekten, die für den „Wilhelm-Macke-Award“ nominiert
sind.
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