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Forscher des Rüschliker Forschungszentrums von IBM haben mit einer dreidimensionalen, 25-Nanometer winzigen Nachbildung des Matterhorns ein neuartiges Verfahren für die Herstellung von Strukturen und Objekten auf der Nanometerskala demonstriert. Das Verfahren, das auf einer sehr kleinen und scharfen Spitze beruht, die an ihrem Ende nur 50 Atome breit ist, habe das Potential, die Nanofabrikation zu verbessern und eine kostengünstige Alternative zu existierenden Methoden zu bieten, schreibt IBM in einer Mitteilung.
In zwei wissenschaftlichen Arbeiten haben die Forscher gezeigt, was die Methode leistet. In der ersten Arbeit wurde eine 25-Nanometer (1 Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter) hohe Nachbildung des Matterhorns, wurde in einem molekularen Glas hergestellt. Um die dreidimensionale Struktur zu erzeugen, sei die Oberfläche in 120 einzelnen Schichten durch die Nanospritze bearbeitet worden. Die zweite Arbeit ist ein komplette dreidimensionale Weltkarte, die 22 Mikrometer (Tausendstel Millimeter) mal 11 Mikrometer misst und in einem Polymermaterial gefertigt wurde. In der dreidimensionalen Abbildung entsprechen 1000 Höhenmeter ungefähr 8 Nanometer. Die gesamte Weltkarte besteht aus 500'000 einzelnen Bildpunkten, jeder 20 Quadratnanometer gross und wurde in 2 Minuten und 23 Sekunden erstellt.
Herzstück der neuen Technik ist gemäss IBM eine sehr kleine und extrem scharfe Siliziumspitze, die 500 Nanometer lang und an ihrem Ende 50 Atome breit ist. Die Spitze ist dabei auf einem biegsamen Federbalken angebracht und in ein mikro-elektro-mechanisches System eingebettet. Damit könne die Spitze mit einer Genauigkeit von einem Nanometer und mit hoher Geschwindigkeit über eine Oberfläche geführt werden. Durch das Erhitzen der Spitze und einer Krafteinwirkung könne diese, wie ein "Nano-Meissel" gezielt Material auf der Oberfläche entfernen und damit komplexe dreidimensionale Strukturen, wie etwa das Modell des Matterhorns, herstellen.
Die neue Technik eigene sich unter anderem für die Erforschung von neuartiger, siliziumbasierter CMOS-Nanoelektronik, für die Fabrikation optischer und elektro-optischer Komponenten sowie für die Herstellung von dreidimensionalen Nanopartikeln oder von Schablonen für die Selbstorganisation von Objekten auf der Nanoskala, wie etwa Nanodrähte oder -röhrchen, heisst es weiter. (bt)