Die Schwingungen säulenartiger Nanostrukturen eignen sich dafür, präzise Messungen durchzuführen. Um diese Vibrationen zu erfassen, werden derzeit Elektroden oder optische Systeme verwendet. Wiener Forscher haben nun eine neue Technik entwickelt, die mithilfe akustischer Oberflächenwellen die Vibrationen der winzigen Säulen ausliest. Wie die Wissenschafter im Fachjournal "Nano Letters" berichten, gibt es viele Ideen, wie man das Verfahren für die Messtechnik nutzen könnte.
Die Frequenz der Schwingungen von Nanostrukturen kann sich aus verschiedenen Gründen ändern - etwa wenn sich ein Partikel an die Struktur anlagert oder weil elektrische oder magnetische Kräfte darauf einwirken. Das wird in der Sensortechnologie für Messungen genutzt.
Dazu werden meist Elektroden in der Nähe dieser Nanosäulen platziert. Die Elektroden brauchen allerdings sehr viel Platz und können auch das Messergebnis beeinträchtigen. Eine andere Möglichkeit ist es, die Schwingungen optisch auszulesen. Beim Rasterkraftmikroskop etwa wird die Vibration einer feinen Spitze mittels eines Laserstrahls erfasst. Dafür braucht man allerdings relativ große und komplexe optische Elemente.
Neues Verfahren
Hendrik Kähler aus dem Forschungsteam von Silvan Schmid vom Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme der Technischen Universität (TU) Wien hat nun ein neues Verfahren zur Steuerung und Registrierung solcher Vibrationen entwickelt. Er nutzt dafür akustische Oberflächenwellen, wie man sie etwa aus der Erdbebenforschung kennt.
Solche Wellen lassen sich piezoelektrisch anregen, breiten sich an der Oberfläche des Chips aus und versetzen die Nanosäulen in Schwingung. Lagert sich dann etwa ein Partikel an eine Säule an, verändert sich deren Resonanzfrequenz - und zwar abhängig von dessen Masse. So könnte man etwa die genaue Zusammensetzung der Partikel in einer Probe untersuchen.
"Es gibt viele Ideen, wie man das für die Messtechnik nutzen könnte" - und das ohne die Nachteile der bisherigen elektrischen und optischen Ansätze, erklärte Kähler in einer Aussendung der Uni am Dienstag. Zur Steigerung der Effizienz des Messsystems könnte man auch viele Nano-Säulen dicht nebeneinander auf einem Chip platzieren.
