Ein neuartiger Beschichtungsprozess für fortgeschrittene labs-on-a-chip-Anwendungen

Jüngste Fortschritte in der Mikroelektronik ermöglichten die Entwicklung eines Siliziumchip-Prototyps mit Mikrofluiderweiterungen zur Manipulation einzelner Zellen.

Transparente leitfähige Beschichtungen werden auf vielen Gebieten genutzt – von den neuesten Displayformen (Flachbildschirme, Touchscreens) über elektromagnetische Abschirmung bis hin zu elektrischen Heizungen. Aufgrund seiner hochwertigen optischen Eigenschaften und hervorragenden Haltbarkeit ist Indium-Zinnoxid (ITO – Indium Tin Oxide) eines der am häufigsten kommerziell verwendeten Beschichtungsmaterialien. Speziell für optoelektronische Geräte ist für die Kristallisation der ITO-Schicht auf dem Flachglassubstrat ein Hochtemperatur- Glühprozess notwendig. Besonders interessant ist es, dass ITO als ideale transparente Elektrode für Biofluidanwendungen gilt.

Polymeren hingegen wird erst seit kurzem eine größere Akzeptanz als Substrat zuteil. Das trifft vor allem auf die Entwicklung organischer Lichtemissionsdioden (OLED) zu. Da OLED dünner, schneller, heller, verbrauchsärmer und preiswerter sind, wird diese für Displayanwendungen gedachte Technologie die herkömmlichen LCDs nach und nach ersetzen. Trotz umfangreicher Forschungsarbeiten befindet sich die Niedertemperaturbeschichtung von Polymerfolien mit ITO jedoch noch im Entwicklungsstadium. Spezielle Aufmerksamkeit muss dabei der Optimierung der Transparenz im sichtbaren Spektrum gewidmet werden. In einem dem bei Planarsubstraten angewandten ähnlichen Beschichtungsprozess fällt ihr eine Schlüsselrolle zu.

Das MEDICS (Microelectronic Device for Individual Cell Sorting – mikroelektronisches Gerät zur Einzelzellsortierung) verwendet ein optisches Fluoreszenzmikroskop für Beobachtungen durch die transparente, nichtfluoreszierende fluidische Abdeckung. Diese Abdeckung ist mit einer Gegenelektrode beschichtet, die das zur Zellbeobachtung notwendige dielektrophoretische Kraftfeld erzeugt. Unter Nutzung eines Gleichstrom-Magnetronsputterprozesses wurde ein Verfahren zur ITO-Niedertemperaturbeschichtung großer homogener Flächen entwickelt, das die Hauptanforderungen nach biologischer und fluidischer Kompatibilität erfüllt. Die so geschaffenen optischen Beschichtungen zeigen bislang unerreichte elektrische und optische Eigenschaften in Verbindung mit hervorragendem mechanischen Haftverhalten der ITO-Schicht auf der Polymeroberfläche.