Mit dem Mikroskop im Nano-Bereich schreiben

Neue Möglichkeiten für Computerchips

Forscher der Universität Bremen haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich 100 Nanometer dünne Linien ziehen lassen. Für die Herstellung von DNA-Chips, Bio- und Nanosensoren und die Halbleiterindustrie eröffnet dies ganz neue Möglichkeiten. „Wir verwenden zum Schreiben die Spitze eines Kraftmikroskops. Das funktioniert fast so wie beim Plattenspieler, nur viel kleiner“, erklärt Manfred Radmacher von der Uni Bremen. An ihrer breitesten Spitze misst die von den Forschern verwendete Nadel gerade einmal vier Mikrometer, das ist ungefähr ein Zehntel des Durchmessers von einem Haar. An der Spitze ist die Nadel nur wenige Atome breit.

In Verbindung mit einem Rasterkraftmikroskop kann die Nadel Oberflächen mechanisch abtasten und Bilder von der Struktur erstellen. Den Wissenschaftlern aus Bremen ist es nun gelungen, die Nadel auch zum Schreiben zu verwenden. Als „Tinte“ setzten die Physiker Enzyme ein, die mit den Oberflächen, auf die sie aufgetragen werden, chemisch reagieren. Die Herausforderung dabei ist, nur wenige Enzymmoleküle auf die Nadelspitze zu bringen. Dazu nutzen die Forscher Techniken aus der Molekularbiologie, die es ermöglichen, die Enzymmoleküle einzeln mit der Kraftmikroskopspitze aufzusammeln.

Die Bremer Wissenschaftler haben sich ihre Erfindung unter dem Namen „Enzymgestützte Nanolithografie“ patentieren lassen. Das Unternehmen innoWI, an dem die Bremer Hochschulen beteiligt sind, hat die Idee bereits aufgegriffen und sucht nun nach Partnern in Industrie und Wirtschaft. „Die herkömmlichen Verfahren stoßen bald an ihre Grenzen“, meint Radmacher. „Wir eröffnen ein neues Feld, weil wir chemische Veränderungen im kleinsten Bereich ermöglichen können. So sind völlig neue Formen der Strukturierung von Oberflächen möglich, die mit den bisherigen Methoden der Mikrostrukturierung gar nicht denkbar wären.“

Elke Zimmermann von der innoWi GmbH rechnet damit, dass die Entdeckung bei kleinsten High-Tech-Bauteilen einen neuen Standard setzen wird. „Die Erfindung zeigt, dass man mit kommerziell erhältlichen Laborgeräten und -techniken Strukturen im Nanometer-Bereich erzeugen kann, wenn man die Methoden beherrscht“, so die Biochemikerin abschließend.