SwissLitho im Guiness-Buch der Rekorde

Noch vor wenigen Jahren wäre so etwas nicht machbar gewesen: Mit einem Gerät von der Grösse einer Harasse, das auf einem Tisch steht, haben Wissenschaftler am IBM Forschungszentrum in Rüschlikon in rund 10 Minuten eine komplexe dreidimensionale Replik einer Titelseite des National Geographic Kids-Magazins auf der Nanoskala erstellt – und damit einen Weltrekord erzielt. Mit bis zu 10 Nanometer-kleinen Strukturen, die die einzelnen Bildpunkte repräsentieren, zählt das weltkleinste Magazincover mit einer Gesamtgrösse von 11x14 Mikrometer zum State-of-the-Art in der Nanofabrikation.

IBM Wissenschaftler Armin Knoll, der das Titelbild zusammen mit seinen Kollegen reproduzierte, sagt: „Wir freuen uns über diesen Rekord, weil er darauf aufmerksam macht, was heute in der Nanotechnologie möglich ist und welche Methoden uns zum Beispiel für die Erforschung neuer Elektronikbauteile zur Verfügung stehen.“ Für die Zukunft der Informationstechnologie ist dies zentral. Schon heute sind die funktionalen Komponenten in Computerchips und –speichern Nanotechnologie. Um noch energieeffizientere und leistungsfähigere Smartphones, Tablets, Computer etc. zu entwickeln, sind radikale Innovationen auf der Nanometerskala notwendig.

Ein „Nano-Meissel“ für kleinste Strukturen
Das gemäss Leservotum ausgewählte Magazin-Cover wurde mit einer Art „Nano-Meissel“ wie ein Relief aus einer Polymerschicht herausgearbeitet. Herzstück des Verfahrens ist eine 500 nm lange und an ihrem Ende nur 5 nm bzw. 50 Atome breite Siliziumspitze, wie sie in Rasterkraftmikroskopen zum Einsatz kommt. Die Spitze ist auf einem biegsamen Federbalken angebracht und in ein mikro-elektro-mechanisches System eingebettet. Durch dieses kann sie mit einer Genauigkeit von einem Nanometer und mit hoher Geschwindigkeit über die Oberfläche geführt werden. Durch eine Krafteinwirkung und Erhitzen der Spitze entfernt sie, wie ein „Nano-Meissel“, gemäss einer programmierten Vorlage gezielt Material aus der Polymerschicht. Mit diesem Verfahren lässt sich ohne grossen Aufwand eine hohe Auflösung von 10 Nanometern erreichen. Damit bietet das Instrument interessante neue Anwendungsmöglichkeiten für die Oberflächenstrukturierung im Vergleich zu bestehende Verfahren, wie z.B. die Elektronenstrahl-Lithografie. Zudem ist es einfacher zu bedienen, sehr handlich und schnell. Ein weiterer Pluspunkt des Verfahrens ist die Möglichkeit, das Muster direkt während des Herstellungsprozesses zu überprüfen, in dem die vorgängig hergestellten Strukturen mit der gleichen Spitze auch abgebildet werden.

Erstes kommerzielles Produkt von SwissLitho
Die Technik wird seit 2012 durch das von zwei ehemaligen IBM Forschern gegründete Startup SwissLitho kommerzialisiert. Mit dem NanoFrazor bietet SwissLitho ein erstes kommerzielles Produkt auf Basis des Verfahrens an, mit dem Nanostrukturen einfach, schnell und kostengünstig produziert und getestet werden können. Vor wenigen Wochen konnte das junge Unternehmen das erste Instrument an die McGill Universität in Canada ausliefern. Dort werden Wissenschaftler und Studenten die einzigartigen Herstellungsmöglichkeiten des Instruments für die Entwicklung neuer Designideen für neuartigen Nanobauteile nutzen.