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 Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten