{"id":53097,"date":"2024-01-22T00:01:10","date_gmt":"2024-01-21T23:01:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=53097"},"modified":"2024-01-19T15:58:08","modified_gmt":"2024-01-19T14:58:08","slug":"3d-druck-nanostrukturen-tu-graz-220120241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-druck-nanostrukturen-tu-graz-220120241\/","title":{"rendered":"3D-Druck optisch aktiver Nanostrukturen an der TU Graz"},"content":{"rendered":"

Dem Team von Harald Plank, Verena Reisecker und David Kuhness, Forschende der TU Graz, ist es gelungen, 3D-Nanostrukturen in der notwendigen Form und Gr\u00f6\u00dfe herzustellen, sodass die Strukturen die erhofften optischen Eigenschaften aufweisen. Die Voraussetzung hierf\u00fcr war zun\u00e4chst das Gelingen einer pr\u00e4zisen Simulation<\/a> der Nanoarchitekturen, auf Basis dessen sie produziert werden konnten. Dar\u00fcber hinaus konnten die Forscher einen weiteren Erfolg bei der Entfernung chemischer Unreinheiten verzeichnen. Diese entstehen oftmals im Rahmen des Herstellungsprozesses der Nanostrukturen<\/a>. Die Entfernung der Verunreinigungen gelang dabei ohne die Strukturen negativ zu beeinflussen. Insbesondere finden die besagten optisch aktiven Nanostrukturen in Solarzellen<\/a> sowie chemischen und biologischen Sensoren Anwendung.<\/p>\n

Die Herstellung von Nanopartikeln dient dem Zweck, Oberfl\u00e4chen auf eine Weise mit diesen auszustatten, sodass sie Licht b\u00fcndeln, manipulieren oder eine gewisse Reaktion zur Folge haben. Dieses Vorgehen wird bereits seit 20 Jahren praktiziert, jedoch ist das Ziel, die Anwendungsm\u00f6glichkeiten<\/a> dieser Methode weiter auszubauen. Um die Erreichung der Vision bem\u00fchten sich die Forscher am Institut f\u00fcr Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik der TU Graz und am Zentrum f\u00fcr Elektronenmikroskopie (ZFE) bereits seit 10 Jahren. Sie forschten an der Entwicklung komplexer, freistehender 3D-Architekturen im Nanometerbereich, die sich von den bisherigen entwickelten flachen Strukturen unterscheiden. Zum heutigen Stand ist die von den Forschern angewendete Technologie die einzige auf der Welt, mit der sich die winzigen komplexen 3D-Strukturen auf den allermeisten Oberfl\u00e4chen kontrolliert produzieren lassen. Die Form-Elemente der 3D-Architekturen sind mit ihrer Gr\u00f6\u00dfe von kleiner als zehn Nanometern sogar kleiner als die kleinsten existierenden Viren, welche 20 Nanometer gro\u00df sind. Die neueste Innovation der Wissenschaftler elminiere au\u00dferdem das bisher angewendete „Trial-and-Error-Verfahren“, welches viel Zeit gekostet hatte, um die optimalen optischen Eigenschaften der 3D-Strukturen zu erreichen. Harald Plank \u00e4u\u00dferte sich zu der Entwicklung mit den folgenden Worten:<\/p>\n

\"Nanostrukturen\"

Mit Hilfe der 3D-Nanodrucktechnik hergestellte Strukturen; Links: Miniaturschachturm, Rechts: Aus Nanodr\u00e4hten bestehender Ball (Bild: CDL DEFINE\/TU Graz)<\/p><\/div>\n

\n

Die \u00dcbereinstimmung unserer Simulationen mit den realen plasmonischen Resonanzen unterschiedlichster Nanoarchitekturen ist sehr hoch. Das bedeutet einen Riesenschritt nach vorn. Die harte Arbeit der letzten Jahre hat sich bezahlt gemacht. […] Die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung der letzten Jahre war die \u00dcberf\u00fchrung der 3D-Architekturen in hochreine Materialien, ohne die Morphologie zu zerst\u00f6ren\u201c, beschreibt Harald Plank. \u201eDieser Entwicklungssprung erm\u00f6glicht durch den 3D-Aspekt neue optische Effekte und Anwendungskonzepte.\u201c<\/p>\n<\/blockquote>\n

Das Verfahren zur Herstellung der 3D-Nanostrukturen<\/h3>\n

Die Forschenden der TU Graz\u00a0 verwenden f\u00fcr die Erstellung der 3D-Nanostrukturen das Verfahren der fokussierten Elektronenstrahlabscheidung, im Englischen „Focused Electron Beam Induced Deposition“ oder kurz „EBID“. Im Rahmen des EBID-Verfahrens wird die betreffende Oberfl\u00e4che mit bestimmten Arten von Gasen belegt, dies geschicht unter einem Vakuum. Um Teile der Gasmolek\u00fcle in einen starren Zustand zu transformieren und sie an speziellen Positionen haften zu lassen, werden die Molek\u00fcle mit Hilfe eines Elektronenstrahls<\/a> gespalten. Laut Harald Plank gelinge es den Forschern in einem einzigen Schritt, durch pr\u00e4zise Steuerung von Strahlverschiebung und Belichtungszeit, komplexe Nanostrukturen mit gitter- oder fl\u00e4chenartigen Strukturelementen herzustellen. Um letztendlich die gew\u00fcnschten dreidimensionalen Nanostrukturen zu erhalten, werden die Nanovolumen schlie\u00dflich noch \u00fcbereinandergestapelt. Mit Hilfe der neuen Entwicklungen der Forscher der TU Graz k\u00f6nnten in Zukunft optische Pinzetten oder Sonden in nanometrischer Gr\u00f6\u00dfenordnung hergestellt werden.<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

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*Titelbildnachweise: TU Graz<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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