Wie passt die Wiecker Brücke in ein menschliches Haar?
Greifswalder Physiker arbeiten seit dem Sommer 2015 mit zwei neuen Großgeräten, die Forschung auf extrem kurzen Zeit- und kleinen Längenskalen erlauben. Mit Hilfe des Laserlithografiegeräts ist es möglich, dreidimensionale Elemente für die Medizinforschung zu produzieren. Als Teststruktur wurde die Wiecker Brücke um den Faktor 1:100.000 verkleinert – diese ist nun so klein, dass sie quer in ein Haar passt.
Das Forschungsgebiet der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Münzenberg verbindet extreme Zeitskalen und extreme Längenskalen. Das Laserlithografiegerät erlaubt, kleinste Objekte mit höchster Präzision herzustellen. Dies ist notwendig zum Prozessieren von nanoelektronischen Bauelementen. Hier muss unter reinsten Bedingungen in Vollschutzmontur und unter Gelblicht gearbeitet werden, damit keine Staubpartikel die kleinsten Strukturen zerstören.
Hier ergeben sich auch Möglichkeiten dreidimensionale Elemente für die Medizinforschung herzustellen. In Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Innovationskompetenz zur Erforschung von Herz-Kreislaufkrankheiten (ZIK-HIKE) können mit kleinen Nanometer-Kraftmessern in Zukunft Kräfte in einer einzelnen Herzzelle untersucht werden, um zum Beispiel im Bereich der Grundlagenforschung die Ursachen von Herzkrankheiten herauszufinden.
Als Teststruktur wurde die Wiecker Brücke mit den Originalabmessungen, verkleinert um den Faktor 1:100.000 mit dem dreidimensionalen Laserlithografiegerät hergestellt – diese würde dabei quer in ein Haar passen. Kleineste Details, die mit dem Gerät geschrieben werden können, sind nur 150 Nanometer groß. Dies demonstriert, dass damit beliebige Strukturen für eine Vielzahl von Projekten am naturwissenschaftlichen Forschungscampus der Universität entwickelt werden können. Die Verwendung von Daten der Brücke für den Testlauf erfolgte mit freundlicher Genehmigung der Schmees & Lühn, Holz- und Stahlingenieurbau GmbH, und des Hafenamtes der Universitäts- und Hansestadt Greifswald.
Im Nanokosmos finden die Prozesse in Kristallen auf Femtosekunden Zeitskalen (1 Femtosekunde = 1/1 000 000 000 000 000 Sekunden) statt. So etwas geschieht zum Beispiel in Halbleiterchips im Computer in Materialien, die verlustfrei Strom leiten, sogenannten Supraleitern. Für Wissenschaftler ist interessant, die Dynamik von Elektronen in extrem kurzen Zeitverläufen, die für die Eigenschaften der untersuchten Materialien verantwortlich sind, zu beobachten. Ein neues Lasersystem erlaubt die Kontrolle einzelner Lichtzyklen auf dieser Zeitskala. Dies ist durch speziell stabilisierte Laserpulse möglich.
Dieser Femtosekundenlaser ist jedoch nicht nur in der Festkörperforschung einsetzbar. Durch seine extrem hohe Energie, die in einem Puls gespeichert ist, ist dieser auch für die Erzeugung von Plasmen auf kleinstem Raum und in Projekten mit der Medizin interessant. Bei Tumortherapieexperimenten mit speziell markierten Krebszellen wurde dieser bereits eingesetzt.
Pressemitteilung / Ernst-Moritz-Arndt-Universität zu Greifswald
Foto/Michels: Uni Greifswald.