Frisch aus der Presse – Drucken à la Gutenberg im Nanomaßstab
Auf eine für die Massenproduktion taugliche Technik im Nanomaßstab hoffen Udo Bach und ein Team aus Wissenschaftlern von der Monash University (Australien) sowie den Lawrence Berkeley National Laboratories (USA), die ein Nano-Druckverfahren entwickelt haben, das an das Gutenbergsche Druckprinzip angelehnt ist.
Ziel ist die einfache, kostengünstige Herstellung nanotechnologischer Bauteile für Solarzellen, Biosensoren und andere elektronische Systeme. Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, dienen Gold-Nanopartikel als „Tinte“ und die spezifische Bindung zwischen DNA-Molekülen sorgt für ihre Übertragung auf das zu bedruckende Substrat.
Nanomuster mit extrem hoher Auflösung sind heute gut herstellbar. Die bisherigen Methoden sind allerdings, wie die handgeschriebenen Bücher der Ära vor Gutenberg, für eine kommerzielle Fabrikation viel zu langsam und aufwändig. „Neue Nanodruckverfahren bieten eine interessante Lösung“, sagt Bach. Zusammen mit seinen Kollegen entwickelte er ein Verfahren, das wie der Gutenbergsche Buchdruck mit einer wiederverwendbaren „Druckplatte“ arbeitet.
Als Druckplatte dient ein Siliciumwafer, eine Scheibe aus Silicium, wie sie auch zur Herstellung von Computerchips verwendet wird, die mit einem Photolack beschichtet und durch eine Maske, die das gewünschte Muster trägt, mit Elektronen bestrahlt wird (Elektronenstrahllithographie). An den belichteten Stellen löst sich der Lack. Hier kann der Wafer geätzt werden. Dann wird er mit Gold beschichtet. Beim Abheben der Lackschicht bleibt das Gold nur an den geätzten Stellen haften. Über Schwefelwasserstoffgruppen werden Polyethylenglycol-Ketten spezifisch an das Gold gebunden. Am Ende tragen die Ketten positiv geladene Aminogruppen. Nun wird die fertige Druckplatte in die „Tinte“ getaucht, eine Lösung mit Gold-Nanopartikeln, die mit negativ geladenen DNA-Molekülen beschichtet sind. Durch elektrostatische Anziehung heftet sich die DNA an die Aminogruppen und bindet so die Goldnanopartikel an die Stellen der Druckplatte, die das Goldmuster tragen.
Als „Papier“ dient ein mit einem hauchdünnen Goldfilm überzogener Siliciumwafer, der mit DNA beschichtet ist. Diese DNA-Stränge sind komplementär zu den DNA-Strängen auf den Goldpartikeln und paaren sich mit diesen zu Doppelsträngen. Eine solche Bindung ist stärker als die elektrostatische Anziehung durch die Aminogruppen. Wird das „Papier“ auf die „Druckplatte“ aufgedrückt und dann wieder abgenommen, bleiben die Goldnanopartikel der Tinte auf dem „Papier“ haften und bilden das gewünschte Muster ab. Nach einer Reinigung lässt sich die „Druckplatte“ mehrfach wieder verwenden. Bach: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich auf der Basis von Nanopartikeln kostengünstige Druckelemente herstellen lassen.“
Angewandte Chemie: Presseinfo 14/2011
Autor: Udo Bach, Monash University, Clayton (Australia), http://eng.monash.edu.au/materials/about/people/profile/udobach
Angewandte Chemie 2011, 123, No. 19, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201006991
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany
Media Contact
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.deAlle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie
Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.
Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.
Neueste Beiträge
Diamantstaub leuchtet hell in Magnetresonanztomographie
Mögliche Alternative zum weit verbreiteten Kontrastmittel Gadolinium. Eine unerwartete Entdeckung machte eine Wissenschaftlerin des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart: Nanometerkleine Diamantpartikel, die eigentlich für einen ganz anderen Zweck bestimmt…
Neue Spule für 7-Tesla MRT | Kopf und Hals gleichzeitig darstellen
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht detaillierte Einblicke in den Körper. Vor allem die Ultrahochfeld-Bildgebung mit Magnetfeldstärken von 7 Tesla und höher macht feinste anatomische Strukturen und funktionelle Prozesse sichtbar. Doch alleine…
Hybrid-Energiespeichersystem für moderne Energienetze
Projekt HyFlow: Leistungsfähiges, nachhaltiges und kostengünstiges Hybrid-Energiespeichersystem für moderne Energienetze. In drei Jahren Forschungsarbeit hat das Konsortium des EU-Projekts HyFlow ein extrem leistungsfähiges, nachhaltiges und kostengünstiges Hybrid-Energiespeichersystem entwickelt, das einen…