Die Beschaffenheit von Oberflächen im Nanometer-Bereich ist für so manche moderne technische Anwendung entscheidend. Mit einer neuen Methode zum gezielten Herstellen von Materialien mit punktgenau dreidimensional aufgebauten Strukturen stößt die Firma EV Group (EVG) aus Oberösterreich neue technologische Wege auf - etwa in Richtung Gentests auf einem kompakten Mini-Labor oder neuen Zugängen zum 3D-Fernsehen. Für das Projekt "SmartNIL - Prozess und Großserien-Produktionsanlage für die Nanopräge-Lithographie" erhielt das Unternehmen kürzlich den vom Wissenschaftsministerium vergebenen "Staatspreis Innovation".
Nanostrukturierung von Materialien "ist in der Mikroelektronik gang und gäbe", erklärte Paul Lindner, EVG-Executive Technology Director, im Gespräch mit APA-Science. Konventionelle Lithographie-Verfahren sind allerdings "auf die Kleinheit der Chips abgestimmt". Dementsprechend können mit solchen Scannern auf einmal nur wenige Quadratzentimeter auf den Halbleiter-Rohlingen - sogenannten "Wafern" - nanostrukturiert werden. Da die Technologie aber teuer ist, sei das Verfahren für das Formen großflächigerer Oberflächen nicht unbedingt geeignet.
Nanostrukturen im Großformat
Die bereits vor ungefähr 20 Jahren im Unternehmen entwickelte Ausgangsüberlegung für die nun ausgezeichnete Innovation der Firma aus St. Florian am Inn war es, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, größere Flächen von mehreren zehn Quadratzentimetern oder gar Quadratmetern herzustellen. "Vor 'SmartNIL' gab es dafür keine Lösung", so der Technologie-Leiter des 1980 gegründeten Entwicklers und Herstellers von Anlagen für Waferbonding- und Lithographieanwendungen in der Halbleiterindustrie, Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie: "Wir haben die Möglichkeit geschaffen, Strukturen im Sub-Hundert-Nanometerbereich sehr kostengünstig auf große Flächen aufzubringen."
Dabei werden die Kleinst-Strukturen von einem wiederverwendbaren Stempel auf ein Kunststoffmaterial übertragen. Die "SmartNIL"-Technologie stellt sicher, dass der Kontakt zwischen dem Substrat und dem Prägewerkzeug gleichmäßig ist und sich der Stempel rückstandsfrei wieder ablöst. Im Verlauf der "In-house-Entwicklung" habe man sehr viel in Richtung Materialbeschaffenheit geforscht und auch Polymerchemiker eingestellt. "Die Wissensbasis im Haus wurde weiterentwickelt", betonte Lindner.
Oberflächen in zweieinhalb- bis 3D-Aufbau möglich
Ein entscheidender Vorteil sei, dass die so entstehenden Oberflächen auch terrassenförmig aufgebaute zweieinhalb- oder gar dreidimensionale Strukturen, wie Linsen, aufweisen können. Konventionelle Methoden kommen hingegen über einen 2D-Aufbau nicht hinaus.
Das eröffne neue Optionen und Märkte überall dort, wo solche Oberflächen zwar gefragt sind, die neuralgischen Teile aber nicht so teuer sein dürfen, wie beispielsweise ein Prozessor in einem Mobiltelefon. So etwa in der Medizintechnik, wenn man an Devices denkt, die zwar technologisch Hochkomplexes leisten müssen, jedoch nur einmal angewendet werden können. Da sich auch Zellen an solchen Nano-Strukturen orientieren, seien Anwendungen in der Stammzellenforschung denkbar. Das Auslesen der "sehr dichten DNA-Information" könne laut Lindner durch nanostrukturierte Oberflächen ebenfalls verbessert werden - Stichwort: "Lab-on-a- Chip".
Technologie "breitbandig einsetzbar"
Neue Möglichkeiten ergeben sich für Displays, wie etwa TV-Bildschirme. Gerade mit 3D-Strukturen lässt sich Licht nämlich gezielt manipulieren. "Durch diese Abformungstechnologie werden Hologramme oder dreidimensionale Displays möglich", sagte Lindner. Es gebe aber auch Ideen, Displays von Smartphones sozusagen zu Solarzellen zu machen, indem mit Mini-Linsen im Glas bzw. Kunststoff Licht gezielt auf kleine PV-Zellen geworfen wird, die zwischen den Pixeln sitzen. Das würde Akkulaufzeiten entsprechend verlängern.
"Wir sehen, die Technologie ist sehr breitbandig einsetzbar und in all diesem Anwendungsbereichen haben wir existierende Kunden", sagte Lindner. Die Anlagen aus Oberösterreich sind seit 2015 am Markt.
Service: www.evgroup.com/de und www.staatspreis.at.
(APA/red, Foto: APA/EV Group (EVG))
