Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Empa-Forschende nutzen Elektronenstrahlen für chemische Reaktionen

12.04.2011
Elektronenmikroskope nutzen einen fokussierten Elektronenstrahl, um winzige Objekte sichtbar zu machen.

Wird das Instrument mit einem Gasinjektionssystem kombiniert, lassen sich Materialproben manipulieren und nanometerfeine Oberflächenstrukturen darauf «schreiben». Empa-Forschende haben mit Wissenschaftlern der EPFL diese Methode nun genutzt, um Laser zu verbessern.

«Vertical Cavity Surface Emitting Laser», kurz VCSELs, sind Halbleiterlaser, die häufig in der Datenübertragung eingesetzt werden, beispielsweise für Kurzstreckenverbindungen wie Gigabit-Ethernet. Diese Laser sind bei Telekomfirmen beliebt, weil sie wenig Energie verbrauchen sowie einfach und in Stückzahlen von mehreren tausend auf einem einzelnen Wafer produziert werden können.

Solche VCSELs können jedoch eine Schwäche aufweisen: Aufgrund der zylindrischen Struktur, in der die Laser auf dem Wafer aufgebaut werden, kann die Polarisation des ausgesendeten Lichts während des Betriebs ändern. Polarisation ist eine Eigenschaft gewisser Wellen, so auch der Lichtwelle, und beschreibt die Richtung ihrer Schwingungen. Eine stabile Polarisation ist nötig, um VCSELs in optische Systeme wie Lichtwellenleiter einzubauen.

Das Team um den Empa-Forscher Ivo Utke konnte zusammen mit Wissenschaftlern des Laboratory of Physics of Nanostructures an der EPFL nun mit einer Methode namens FEBIP («Focused Electron Beam Induced Processing», durch fokussierten Elektronenstrahl induzierte Prozesse) Abhilfe schaffen. «Wir haben mit einem Elektronenstrahl flache Gitterstrukturen auf die VCSELs geschrieben», beschreibt Utke die Lösung. «Die Gitter konnten die Polarisation des Laserlichts effektiv stabilisieren.» Die Arbeit ist vor kurzem in der Fachzeitschrift «Nanoscale» als «advanced online publication» erschienen.

Klein, minimal-invasiv, direkt

FEBIP eignet sich für das Prototyping von Nanobauteilen, um konkrete Fragen und Probleme aus der angewandten Nanoelektronik, Nanophotonik sowie Nanobiologie zu lösen. Dazu werden zu einer Probe, die sich bereits in der Vakuumkammer des Mikroskops befindet, geeignete Gasmoleküle injiziert. Diese lagern sich zunächst reversibel auf der Probe ab. Der fokussierte Elektronenstrahl, der sonst dazu dient, die Objekte sichtbar zu machen, induziert nun chemische Reaktionen der Gasmoleküle – und zwar nur dort, wo er auftrifft.

Die entstehenden nichtflüchtigen Verbindungen bleiben dann dauerhaft auf der Probe. «Mit Hilfe des fein positionierbaren Elektronenstrahls lassen sich Oberflächenstrukturen nanometergenau und in nahezu beliebigen dreidimensionalen Formen entfernen und auftragen», sagt Utke. «FEBIP könnten schon bald zu einer echten Nanofabrikationsplattform werden, um minimal-invasiv und direkt Nanostrukturen herzustellen, ohne dass die durchaus grossen Investitionen eines Reinraums nötig wären.»

Literaturhinweis
«Polarisation stabilisation of vertical cavity surface emitting lasers by minimally invasive focused electron beam triggered chemistry», I. Utke, M. Jenke, C. Roeling, P. H. Thiesen, V. Iakovlev, A. Syrbu, A. Mereuta, A. Caliman, E. Kapon, Nanoscale – a journal of The Royal Society of Chemistry (2011), DOI:10.1039/C1NR10047E
Weitere Informationen
Dr. Ivo Utke, Werkstoff- und Nanomechanik, Tel. +41 33 228 29 57, ivo.utke@empa.ch

Beatrice Huber | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide
20.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Metamaterial: Kettenhemd inspiriert Physiker
19.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise