Forscher entwickeln präzises Nanoprinting-Verfahren

Mit einem ungewöhnlichen Nachdruck haben Forscher von IBM Research und der ETH Zürich die Eigenschaften eines von ihnen entwickelten neuartigen Nanoprintverfahrens demonstriert: Sie druckten ein von Robert Fludd im 17. Jahrhundert geschaffenes Sonnenbild mit rund 20.000 jeweils 60 Nanometer messenden Goldpartikeln in einer Auflösung von 100.000 Punkten pro Inch (dpi) nach. Die Forscher, die ihr Verfahren in einem online veröffentlichten Artikel der aktuellen Ausgabe von Nature Nanotechnology vorstellen, sehen breite Anwendungsmöglichkeiten: Sie nennen als Beispiele die Herstellung von Biosensoren im Nanomaßstab, von Linsen, die Licht in zukünftigen optischen Chips beugen könnten, und von Nanodrähten, die als eine mögliche Grundlage für die Entwicklung eines Nachfolgers der heutigen CMOS-Chiptechnik diskutiert werden.

Zu diesen gehören unter anderem auch die schon recht weit entwickelten Nanoimprint-Techniken (siehe auch den c't-Artikel Prägen statt belichten), die bereits bis auf Strukturbreiten von 20 bis 30 Nanometer herunterkommen. Dabei werden die gewünschten Strukturen mit einem Stempel in einen flächig aufgetragenen formbaren Kunststoff gedrückt, der nach dem Aushärten als Ätzmaske fungiert.

Die von den Forschern jetzt vorgestellte Technik zielt auf eine breitere Anwendung: So sollen sich die Partikel, von denen jeweils einer einem Bildpunkt entspricht, auch auf größeren Flächen einzeln so präzise platzieren lassen, dass damit eine Vielzahl von Anordnungen möglich wäre. Gezeigt haben die Forscher dies unter anderem für Linien, Arrays und Bitmaps. Wie die als Ersatz für die Lithografie entwickelten Prägeverfahren kann diese noch namenlose Nanoprinttechnik mit einer wiederverwendbaren "Druckplatte" (Template) eine Struktur auch auf größeren Flächen in einem Arbeitsschritt aufbringen. Anders als jene soll sie darüber hinaus auch noch prinzipiell mit unterschiedlichen Materialien wie Metalle, Kunststoffe, Halbleiter und Oxide funktionieren, sodass bei den Partikeln und zu bedruckenden Flächen breiter einsetzbare Materialkombinationen denkbar sind.

Der Begriff "Drucken" ist dabei leicht irreführend: Die Partikel wandern zunächst in einer "geführten Selbstanordnung" (directed self-assembly) aus einer Suspension in die Strukturen des Templates. Bei dessen Kontakt mit dem Untergrund müssen die Adhäsionskräfte so eingestellt sein, dass die Partikel das wiederverwendbare Template wieder verlassen und sich so auf den Untergrund übertragen lassen. Diese Technik erlaubt auch Anwendungen, bei denen vorgeformte Partikel, die bestimmte Funktionen erfüllen sollen, unzerstört und gezielt an einzelnen Stellen des Untergrunds aufgebracht werden müssen. Die Forscher glauben, dass sich ihre Technik im großtechnischen Maßstab ökonomisch einsetzen ließe. Damit sie auch tatsächlich für die Mikroelektronik interessant wird, müsse sich allerdings unter anderem noch die Genauigkeit bei der Platzierung um den Faktor 12 weiter verbessern. (anm)