Forscher erreichen Meilenstein bei der Miniaturisierung und erschaffen hochpräzises Minihaus

(Bildquelle: Pixabay)

Miniaturisierung ist so etwas wie der Heilige Gral der Technik. Seit über einem halben Jahrhundert ist man bestrebt, Bauteile immer weiter zu verkleinern und die Leistung pro Fläche dadurch zu steigern.

Wichtig ist die Miniaturisierung aber auch auf anderen Gebieten der Wissenschaft wie etwa der Medizin. Kleinste funktionale Einheiten könnten einmal Reparaturen an Zellen und Gewebe vollführen. Zugegeben, das ist noch weit entfernte Zukunftsmusik. Dennoch weckt jeder Schritt in diese Richtung unser Interesse.

Und Forschern des französischen Femto-ST-Instituts ist jetzt ein Meilenstein in diese Richtung gelungen. In einem spannenden Experiment zeigen sie, dass es möglich ist, Mikrostrukturen mit einer schier unglaublichen Präzision zu erschaffen (via Journal of Vacuum Science & Technology).

Mit Fug und Recht können die Forscher nämlich behaupten, das kleinste Haus der Welt erbaut zu haben. Es ist so winzig, dass es mit bloßem Auge praktisch nicht zu erkennen ist. In der Länge misst es gerade einmal 20 Mikrometer - genau 20 µm x 10 µm x 15 µm (Länge x Breite x Höhe).

Nur zum Vergleich: 1 Mikrometer entspricht einem Tausendstel Millimeter. Das heißt, es bräuchte 5.000 der kleinen Häuschen, um auch nur einen einzigen Quadratmillimeter auszufüllen.

Um eine Wohnung von 60 Quadratmetern damit zu pflastern, bräuchte es sage und schreibe 300 Milliarden der winzigen Behausungen. Wie ist es den Forschern gelungen, so klein zu bauen?

So wurde das Minihaus gefertigt

Zum Einsatz kamen ein Rasterelektronenmikroskop, ein Gasinjektionssystem und ein besonders kleiner Roboter mit sechs Freiheitsgraden. Damit wurden auf einer gespaltenen Glasfaser dünne Membranen aus Siliziumoxid geschnitten, geätzt, gefaltet und anschließend zu dreidimensionalen Mikrostrukturen zusammengesetzt.

Die Genauigkeit, mit der dabei gearbeitet wurde, beträgt 10 Nanometer. Das sind Größenordnungen, wie wir sie sonst nur aus der Fertigung von Mikrochips kennen. Dort wird allerdings mit einigen Tricks gearbeitet, um beispielsweise die Wellenlänge einer EUV-Lichtquelle (13,5 Nanometer) zu unterschreiten.

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Wofür soll das Minihaus gut sein? Das Experiment wollte zeigen, dass es möglich ist, komplexe dreidimensionale Mikrosysteme aus unterschiedlichen Materialien in extremer Präzision zu bauen. Mithilfe des sogenannten Sputterns, einem speziellen Zerstäubungsverfahren auf atomarer Ebene, sei es demnach möglich, beliebige Materialien miteinander zu kombinieren.

Die Forscher schlagen vor, mit ihrer Technologie einmal optische Funktionen zum Lichteinfang zu realisieren. Als Beispiel nennen sie unter anderem Nanoantennen und dreidimensionale Biosensoren.

Denkbar sind jedoch auch noch viele weitere Einsatzgebiete, beispielsweise in der Medizin.

Was haltet ihr von dem Minihaus? Ist das nur eine nette Spielerei, oder glaubt ihr, dass das die Grundlage für spannende Technologien ist? Schreibt es uns gerne in die Kommentare!