Gold-Nanostrukturen mit miniaturisiertem Roboter herstellen

Interdisziplinäres Forschungsprojekt an der Universität Oldenburg

Gold findet als hervorragender elektrischer Leiter Einsatz in einer Vielzahl elektronischer Bauteile. Zur Herstellung mikroskopisch kleiner Goldleiterbahnen werden heutzutage chemische Ausgangsstoffe verwendet, die entweder Chlor oder Kohlenstoff enthalten. Verunreinigungen durch Kohlenstoff reduzieren jedoch die Leitfähigkeit von Gold. Und freigesetztes Chlor kann bestimmte Halbleitermaterialien ätzen, so dass diese Verbindungen nicht beliebig einsetzbar sind. Hier setzt nun ein Forschungsprojekt Oldenburger WissenschaftlerInnen an. Sie wollen neuartige Moleküle herstellen, um mit diesen unter Einsatz von einem Nanoroboter lokal kleinste Strukturen von bis zu 30 Nanometer Auflösung herzustellen. Dies entspricht weniger als einem Tausendstel einer Haaresbreite. An dem Vorhaben, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 430.000 Euro gefördert wird, sind WissenschaftlerInnen aus den Bereichen Informatik und Chemie der Universität Oldenburg beteiligt.

Im Einzelnen sollen Goldatome in leicht zersetzliche Moleküle eingebaut werden, die für die Herstellung der metallischen Strukturen (Abscheidevorgang) verwendet werden. Diese Moleküle werden maßgeschneidert und daher "Designerprecursor" genannt (Prof. Dr. Mathias Wickleder, Anorganische Chemie). Des weiteren wird untersucht, wie sich die Moleküle an Oberflächen unter Einfluss von Wärme, Elektronen oder Plasma tatsächlich zersetzen. Goldmetall ist zwar ausgesprochen reaktionsträge und wird daher seit Jahrtausenden als Schmuck verarbeitet. Dagegen zeigen kleinste Anhäufungen von ein paar hundert Goldatomen eine überraschende Aktivität für katalytische Reaktionen. Unklar ist, ob dies hinderlich oder förderlich für den Abscheidevorgang ist (Prof. Dr. Katharina Al-Shamery, Oberflächenchemie).

In der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Sergej Fatikow (Informatik), einem Vorreiter in der Miniaturisierung von Robotern, soll getestet werden, wie sich mit kleinsten Robotern die Moleküle an den Ort der Reaktion transportieren lassen, um ressourcenschonend auch an Orten Nanostrukturen zu schreiben, die mit anderen Verfahren nicht zugänglich sind. Ein Mitglied der Arbeitsgruppe von Fatikow, der Doktorand Thomas Wich, hatte den Anstoß zu dem disziplinübergreifenden Oldenburger Projekt gegeben.

Die beteiligten WissenschaftlerInnen halten es für möglich, dass die Forschungsergebnisse auf das Abscheiden vieler anderer Metalle übertragbar sind, was für die künftige Entwicklung der Mikroelektronikindustrie von Bedeutung wäre. Darüber hinaus ist es nach Auffassung der Oldenburger ForscherInnen denkbar, besonders "milde" Abscheidebedingungen zu erzeugen, so dass auch Strukturen auf empfindlichen Materialien wie z.B. Kunststoffen hergestellt werden könnten.

Kontakt: Prof. Dr. Katharina Al-Shamery, Institut für Reine und Angewandte Chemie, Physikalische Chemie, Tel.: 0441/798-2809, E-Mail: katharina.al.shamery@uni-oldenburg.de;
Prof. Dr. Mathias Wickleder, Institut für Reine und Angewandte Chemie, Anorganische Chemie, Tel. 0441/798-3660, E-Mail: mathias.wickleder@uni-oldenburg.de;
Prof. Dr. Sergej Fatikow, Department für Informatik, Mikrorobotik und Regelungstechnik, Tel. 0441/798-4291, E-Mail: fatikow@uni-oldenburg.de