Oberflächen reinigen, verändern oder beschichten sind Domänen industriell genutzter Plasmen. Diese Gase bestehen zum großen Teil aus Elektronen und Ionen, und Letztere vermögen sehr effektiv chemische Bindungen aufzuspalten. Um die Ausgangsgase derart zu trennen, werden elektrische Felder eingekoppelt. Ionen werden im Feld beschleunigt und ionisieren andere Atome durch Stöße. Dazu ist im Allgemeinen ein schwaches Vakuum erforderlich, sonst kollidieren die Teilchen zu früh, also mit zu geringer Energie. Vakuumtechnik ist aber nicht nur teuer, sie lässt sich auch nicht direkt in Produktionsabläufe integrieren, die unter Atmosphärendruck arbeiten. Abhilfe bieten mikrostrukturierte Elektrodensysteme. Damit sind, wie ein Forschungsverbund unter Koordination der Technischen Universität Braunschweig nachwies, großflächige Plasmen bei Normaldruck möglich.

Das grundlegende Prinzip ist aus der Physik gut bekannt: Je näher zwei Elektroden einander stehen, desto höher ist das elektrische Feld dazwischen. Mit Verfahren der Mikrosystemtechnik hergestellte Kamm- oder Siebstrukturen erzeugen also auch bei geringer von außen angelegter Spannung unmittelbar an ihrer Oberfläche so starke Felder, dass sie Gase stark ionisieren. Die freie Weglänge der beschleunigten Ionen ist kleiner, ein Vakuum nicht erforderlich. Mit entsprechend geformten Elektrodenstrukturen lassen sich Plasmen den zu bearbeitenden Körpern sogar räumlich anpassen.

An typischen Aufgaben wie dem Ätzen von Silizium, Modifizieren von Polymeroberflächen und Abscheiden von Schichten wurde die prinzipielle Machbarkeit des Verfahrens nachgewiesen. Während es die Industriepartner nun weiterentwickeln, suchen die Hochschulen nach neuen Anwendungsfeldern wie der Abgasbehandlung.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 7 / 2001, Seite 91
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