THD präsentiert Forschungsergebnisse in der Nanotechnologie

Der Kongress wurde von der Bayerischen Umweltministerin Ulrike Scharf eröffnet. Scharf: „Nanotechnologie ist eine wichtige Zukunftstechnologie. Der Projektverbund UMWELTnanoTECH hat ausgezeichnete Ergebnisse geliefert. Kleinste Bausteine können einen großen Beitrag für den Umweltschutz leisten. Wir müssen mit den Chancen dieser Zukunftstechnologie verantwortungsvoll umgehen. Eine umweltverträgliche Nutzung steht dabei an oberster Stelle.“

An der THD beschäftigte sich das Institut für Qualitäts- und Materialanalysen unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Günther Benstetter mit einem sechsköpfigen Team am Teilprojekt „Optimierung der Analytik nano-strukturierter Schichten“. Konkret ging es um die Entwicklung von Messtechniken zur Ermittlung von elektrischen und thermischen Materialeigenschaften.

Anwendungsobjekt war dabei die Oberflächenstruktur eines Thermogenerators, der Restwärme in elektrische Energie umwandelt. Dieser wird in einem weiteren Teil des Projekts als nanotechnologische Innovation an der TU München und TH Nürnberg hergestellt. Zur Feststellung der Materialeigenschaften wurden makroskopische Messmethoden mit Raster-Sonden basierten Verfahren kombiniert.

„Die größte Herausforderung stellten dabei die Korn- und Nanopartikelgrößen der untersuchten Strukturen dar.“, erklärt Prof. Benstetter. „Sie befinden sich in einem Bereich von 20 Nanometer bis 1 Mikrometer. Um auch diese Strukturgrößen noch zuverlässig zu analysieren und insbesondere Abweichungen in der lokalen elektrischen Leitfähigkeit erkennen zu können, mussten unterschiedliche Messverfahren bewertet und weiterentwickelt werden.“, so Prof. Benstetter weiter.

Bei raster-sonden-mikroskopischen Messungen treten hohe laterale Kräfte auf. Daher wurden von der Projektgruppe Rastersonden mit Graphen beschichtet und erstmals an strukturierten Proben für Messungen eingesetzt. Im Vergleich zu Volldiamantspitzen zeigten sie eine erhöhte Haltbarkeit bei vergleichbarer Stromverteilung. Neben den Verfahren der Rasterkraftmikroskopie wurden elektronenstrahlbasierte Analysemethoden eingesetzt.

Damit konnten Korngröße, Größenverteilung und Ausformung der Nanopartikel bestimmt werden. Im Rahmen des Sinterprozesses zeigte sich, dass die Struktur des Materialgefüges durch Variation der Laserenergie zwar beeinflusst wird, die Korngrößen aber weitgehend unabhängig davon sind. Für Thermogeneratoren sind diese Materialeigenschaften wiederum von Vorteil.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Benstetter beschäftigt sich bereits seit Jahren mit der Charakterisierung von Mikro- und Nanostrukturen wie z. B. organische Halbleitertransistoren oder LED Bauelementen. Für die Arbeit im Projektverbund wurde überwiegend in den Laboren an der THD gearbeitet. Dazu gab es regelmäßige Treffen bei den Projektpartnern in Nürnberg und Garching, um Ergebnisse zu diskutieren und das weitere Vorgehen zu besprechen. Die Ergebnisse des Projektverbunds wurden über www.umwelt-nanotech.de  veröffentlicht.

https://www.th-deg.de/de/forschung/institut#institut-f%C3%BCr-qualit%C3%A4ts-und…
https://www.th-deg.de/de/et-mt/aktuelles/6525-projekt-umweltvertraegliche-anwend…