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Fertigungstechnik: Prägen im Nanoformat

Die Industrie benötigt immer filigranere Bauteile im Nanomaßstab. Spezielle Stempelverfahren gestatten es, diese kostengünstig herzustellen.
Nanoprägelithografie

Unter den Nanotechnologieexperten herrscht heute eine Aufbruchsstimmung, die am ehesten mit der Computerrevolution in den 1970er Jahren zu vergleichen ist. In Längenbereichen von weniger als etwa 100 Nanometern – tausendmal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars – verhalten sich Materialien vollkommen anders als bei großen Skalen gewohnt. Die dabei entdeckten Phänomene führen zu rasanten Fortschritten in ganz unterschiedlichen Feldern: von kompakter und effizienter Elektronik über Oberflächen mit maßgefertigten physikalischen Eigenschaften bis hin zu neuartigen Medizinprodukten.

Klassische industrielle Herstellungsmethoden sind bei diesen Größenskalen jedoch nicht präzise genug. Genaueste nanotechnologische Bearbeitung wiederum braucht komplizierte und teure Apparaturen sowie aufwändige Arbeitsschritte. Ingenieure suchen daher nach den besten Wegen, um günstig und schnell große Mengen mikroskopisch kleiner Bauteile zu fertigen.

Die verschiedenen Techniken zur Herstellung von Nanostrukturen, die in den letzten Jahrzehnten aufkamen, lassen sich in zwei grundlegende Kategorien einteilen: Top-down und Bottom-up. Erstere Methode ist vergleichbar mit dem Herausarbeiten einer Skulptur aus einem Steinblock, wobei man von einem Rohling überflüssiges Material entfernt. Bottom-up-Nanofabrikation ähnelt dagegen dem Errichten eines Hauses aus Ziegeln, bei dem die gewünschte Struktur Stück für Stück entsteht. ...

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  • Quellen

Ahn, S. H. et al.: High Volume Nanoscale Roll-Based Imprinting Using Jet and Flat Imprint Lithography. In: Proceedings of SPIE 9049, Alternative Lithographic Technologies VI, 90490G, 2014

Chou, S. Y. et al.: Imprint Lithography with 25-Nanometer Resolution. In: Science 272, S. 85 – 87, 1996

Law, J. B. K. et al.: Bioinspired Ultrahigh Water Pinning Nanostructures. In: Langmuir 30, S. 325 – 331, 2014

Malloy, M., Litt, L. C.: Technology Review and Assessment of Nanoimprint Lithography for Semiconductor and Patterned Media Manufacturing. In: Journal of Micro/Nanolithography, MEMS and MOEMS 10, 2011