Aus Mono wird Multi Neue 3D-Mikro- respektive -Nano-Montage durchbricht Materialgrenzen

Anbieter zum Thema

FAULHABER Austria GmbH

Fastems Systems GmbH

EPLAN GmbH

Ein Forscherteam hat eine neue optofluidische 3D-Mikro- und -Nanofabrikationstechnik entwickelt, welche die Materialbeschränkung der herkömmlichen 2-Photonen-Polymerisation eliminiert ...

Die Herstellung von Komponenten, die kleiner als die Breite eines menschlichen Haares sind, wurde bisher nur mit einem Fertigungsverfahren namens 2-Photonen-Polymerisation – auch bekannt als 2PP – erreicht, wie Forscher vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) aus Stuttgart sagen. Winzige Skulpturen wie eine Nachbildung des Eiffelturms oder des Taj Mahal in Indien ließen dabei staunen. So beeindruckend diese Minikopien auch anzusehen sind: Ihre Bedeutung reicht jedoch weit über den Aha-Effekt hinaus, heißt es weiter. Denn das durch 3D-Mikro- und -Nanofabrikationstechniken Machbare sei auch für viele wissenschaftliche Bereiche wichtig! Beispielsweise für die Medizin, das Ingenieurwesen und auch für die Robotik. Doch Bisher gab es eine unschöne Einschränkung: Miniatur-3D-Objekte konnten nur aus wenigen Materialien hergestellt werden – vor allem aus Polymeren, also Kunststoffen. Man konnte folglich zwar beeindruckend detaillierte Modelle drucken, aber nur mit einer einzigen Art von Werkstoff. Das soll sich ändern!

Mikrostrukturen aus viel mehr Materialien möglich

Denn ein Team aus Wissenschaftlern des MPI-IS und von der National University of Singapore (NUS) hat nun ein neues 3D-Fertigungsverfahren im Mikro- und Nanobereich vorgestellt, das nicht mehr ausschließlich auf Polymere beschränkt ist, wie man betont. Im Rahmen ihrer Arbeit zeigten die Forscher nämlich, wie sie verschiedenste Materialien dafür verwenden können. Das Spektrum reicht von Metallen über Metalloxiden bis hin zu Kohlenstoffmaterialien oder Halbleiter-Werkstoffen, heißt es da. Die Grundidee der Studie bestehe demnach darin, optofluidische Wechselwirkungen – also per Licht getriebene Strömungen – zielgerichtet zu nutzen. „So können wir die 3D-Anordnung verschiedener Mikro- oder Nanopartikel in eine Form hineinsteuern“, erklärt Mingchao Zhang, der Mitautor der Publikation, die im Fachjournal Nature zu lesen ist. Er ist übrigens Assistenzprofessor an der National University of Singapore.

Laserlicht treibt Mikropartikel in Wunschrichtung

Der entscheidende Faktor für den Erfolg ist laut Aussage der Experten der durch Wärme induzierte, auf einen Punkt fokussierte Flüssigkeitsstrom, der durch einen Femtosekundenlaser ausgelöst wird. Der Laser erwärmt dabei einen winzigen Punkt innerhalb der Flüssigkeit, in der die Partikel schwimmen. An diesem Hotspot bündeln sich die Partikel dann gezielt. Zeigt der Laser dann etwa auf eine kleine Öffnung an der Seite einer Mikroform aus Kunststoff, ähnlich wie ein Sandförmchen – so durchlaufen die Partikel diese Lücke, um sich dann in der Mikroform wieder auszubreiten, so die Erklärung. Das liegt daran, dass die Wärme des Lasers einen lokalen thermischen Gradienten erzeugt, der die Partikel in die gewünschte Richtung treibt. Die Form könne beliebig sein! Egal, ob Würfel, Kugel oder auch Croissant – es sei vieles denkbar. Hat man dann genug respektive alle Partikel in die Form bugsiert, kann die Form entfernt werden. Zurück bleibt quasi als Abguss eine freistehende Ministruktur.

(ID:50694993)