Die Natur als Nano-Architekt
Die komplexe Schönheit von Mikroorganismen und ihre Fähigkeit, sich enorm schnell zu vermehren, diente einer Forschergruppe am Georgia Institute of Technology als Inspirationsquelle.
Die komplexe Schönheit von Mikroorganismen und ihre Fähigkeit, sich enorm schnell zu vermehren, diente einer Forschergruppe am Georgia Institute of Technology als Inspirationsquelle: Sie entwickelten auf Basis der einzelligen Kieselalge eine effiziente Methode, Nanobauteile herzustellen, die in Elektronik der nächsten Generation sitzen sollen.
Das Forscherteam, dem Biologen, Genetiker und Elektronikingenieure angehören, wird von dem Chemieingenieur Kenneth Sandhage geleitet. Ihr neuartiger Produktionsprozess macht aus den feinen Quarzskeletten der einzelligen Kieselalge synthetische Nachbildungen aus Materialien wie Titandioxid, die dann in elektronischen Geräten verwendet werden könnten.
Die neue Technik nutzt die Fortpflanzungsfähigkeiten der Kieselalge und lässt sich zur Massenproduktion komplexer dreidimensionaler Strukturen nutzen. Karl Berggren, Direktor der Quanten-Nanostruktur- und Nanoherstellungs-Gruppe am MIT, der an der Forschungsarbeit beteiligt war, hält das Projekt für "eine exzellente Arbeit". Sie sei ein "neuartiges Konzept, an einige der großen Probleme bei der Nanoherstellung heranzugehen".
Seine Idee holte sich Sandhage von einer Meeresbiologin: Die Dame saß während einer Busreise neben ihm und zeigte ihm Bilder von den an Weihnachtsornamente erinnernden, komplexen Strukturen der Kieselalge. Der Forscher entschied sich, die Organismen selbst zu züchten, um sie dann als Ausgangspunkt für mögliche Nanokomponenten zu verwenden.
Schwer war die Zucht nicht: Die Kieselalge vermehrt sich durch Zellteilung und bildet jeweils zwei exakte Kopien ihrer QuarzhĂĽlle aus. Nach nur 40 Generationen sind aus einer einzigen Kieselalge eine Billion Kopien geworden.
Sandhage nutzte anschließend verschiedene Methoden, um die Quarzhülle mit metallischen Substanzen zu überziehen oder sie sogar vollständig damit zu ersetzen. Dabei verwendete er Materialien wie Titandioxid, das sich durch seine Beständigkeit auch unter ungünstigen Temperaturbedingungen auszeichnet, also auch für elektronische Geräte geeignet ist.
Die Struktur, die sich daraus ergab, war nur wenige Dutzende Nanometer groß, was sich mit den kleinsten derzeit möglichen Chipstrukturen vergleichen lässt, die im Foto-Lithographieverfahren hergestellt werden. Allerdings lassen sich mit Sandhages Ansatz dreidimensionale Formen deutlich schneller produzieren.
