Nanostrukturierung von Substraten

Studienarbeit aus dem Jahr 2004 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,0, Technische Universität München (Lehrstuhl für Physik E19), Sprache: Deutsch, Abstract: Der Trend zur Miniaturisierung ist einer der wesentlichsten Merkmale der technnologischen Entwicklung im 20sten und 21sten Jahrhundert. So werden nicht nur klassische Technologien, wie zum Beispiel die Prozessortechnik, immer weiter verkleinert, sondern es wird zunehmend gezielt nach neuen Technologien im Mikro- und Nanokosmos geforscht, deren Wirkung bei makroskopischen Abmessungen häüg vernachlässigt werden kann. Bekannte Beispiele hierfür sind der Lotusblütene-ekt nanostrukturierter Ober-ächen, magnetische Flüssigkeiten, -Nanohobel- in der Medizintechnik oder der Tunnele-ekt den man sich gezielt im Rastertunnelmikroskop (engl.: scanning tunneling microscope, STM) zu Nutze macht. Im Umfeld der Mikro-, Nanotechnologie und Medizintechnik wird intensiv an der Erzeugung nanostrukturierter Substrate geforscht. Diese Nanostrukturen zeichnen sich durch Abmessungen von 1-100nm aus und enthalten typischer Weise einige 10-1000 Atome. Strukturen dieser Größenordnung kennzeichnen in ihrem Materialverhalten den Übergang vom makroskopischen Festkörper zu mikroskopischen Atom- und Molekülsystemen. Durch die Nanostrukturierung erhält ein Probenmaterial an seiner Ober-äche spezielle physikalische und chemische Eigenschaften. Diese Substrate können dann beispielsweise als Elektroden in der Sensorik (Biosensoren), Mikroelektronik oder zur Molekülsynthese dienen. Die Vorteile von nanostrukturierten Materialien liegen in ihren teils ungewöhnlichen Eigenschaften. So kann die Nanostrukturierung einer Substratober-äche zur Veränderung der Substratreaktivität genutzt werden. Dabei kann durch Nanostrukturen die Topographie der potentiellen Ober-ächenenergie eines Substrats beein-usst werden, sodass sich die Bindungsenergie an der Substratober-äche ändert. Existieren in unmittelbarer Nähe zu einander mehrere Nanostrukturen, beein-ussen sich diese gegenseitig. Dabei verändern sich die Wellenfunktionen der Atome in den Nanostrukturen. Es kommt zum so genannten Quanten Con-nement, einem Zustand, in dem die Wellenfunktionen nicht denen einzelner Atome und auch nicht von Atomen im Festkörper entsprechen, sondern Mischformen. Die daraus resultierenden, energetischen Verhältnisse können dann die E-ektivität von Sensoren, oder den Wirkungsgrad von organischen Solarzellen erhöhen. [...]