Aktualisiert 13.06.2012 11:15

Exakt, schnell, günstigETH-Forscher entwickeln Nano-Superdrucker

Zürcher Forscher arbeiten an einem Drucker, der kleinste dreidimensionale Strukturen rasch und billig ausdruckt. Die «Tinte» besteht aus Nanopartikeln.

Die Nanopartikel (kleine gelbe Punkte) werden mithilfe eines Lösungsmittels aufgetragen und lagern sich in einer Struktur zusammen, sobald die Flüssigkeit verdunstet.

Die Nanopartikel (kleine gelbe Punkte) werden mithilfe eines Lösungsmittels aufgetragen und lagern sich in einer Struktur zusammen, sobald die Flüssigkeit verdunstet.

Nano-Antennen oder Computer-Chips per Mausklick selber drucken: Dem sind Forscher der ETH Zürich nun einen Schritt näher gekommen. Sie haben einen Nanodrucker entwickelt, mit dem sie winzige, dreidimensionale Objekte exakt, schnell und günstig drucken können. Ein Spin-off ist bereits geplant.

Bei diesem Druckverfahren, das am Labor für Thermodynamik entstand, werden feinste Partikel aus einer Kapillare mittels eines elektrischen Feldes gezielt auf eine Oberfläche übertragen. Je nachdem, wie lange an derselben Stelle Material angelagert wird, wächst die Struktur in die Höhe, sodass dreidimensionale Elemente wie Punkte, Linien oder Nano-Türmchen entstehen.

Effizientere Solarzellen

Die Zahl der möglichen Anwendungen der neuen Technik ist schier unbegrenzt. Besonders ideal ist sie für die Optik, da Nanostrukturen «das Licht manipulieren», wie es in einer Mitteilung der ETH Zürich heisst. Statt es nur zu reflektieren, könnten sie das Licht wie Mini-Antennen wahlweise absorbieren, leiten oder bündeln.

Damit könnte zum Beispiel die Effizienz von Dünnfilm-Solarzellen gesteigert oder eine Beschichtung für Tarnanzüge hergestellt werden, erklärt Dimos Poulikakos, Professor für Thermodynamik und Leiter der Forschungsgruppe. Weiter wären mit Nanostrukturen neuartige, hochsensible Detektoren und Sensoren denkbar.

Nicht zuletzt könnte der Nano-Drucker überall dort zum Einsatz kommen, wo gezielt Material in Nano-Grössenordnung aufgebracht werden muss, etwa bei der Herstellung moderner Mikroprozessoren.

Miniatur-Partikel aneinandergereiht

Die «Tinte» des Nanodruckers sind Nanopartikel verschiedenster Materialien, die sich in einem Lösungsmittel befinden. Diese Partikel lagern sich beim Drucken nach physikalischen Gesetzen aneinander an. Das Lösungsmittel verdampft - und fertig sind die Nanostrukturen, die kleiner als 100 Nanometer sein können.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die zur Produktion von Nanostrukturen verwendet werden, geschehe das schnell, einfach und mit geringen Materialverlusten, sagte Poulikakos. Der Nanodrucker brauche weder riesige Anlagen noch Reinräume, besonders hohe Temperaturen, spezielle Druckverhältnisse oder das sonst notwendige, umständliche Vakuumieren.

«Dadurch liesse sich bei industrieller Produktion vor allem der Durchsatz beträchtlich steigern und die Grösse der bedruckten Oberflächen um ein Vielfaches erhöhen», wird Poulikakos in der Mitteilung zitiert. «All das wird die Methode in der Anwendung wesentlich günstiger machen als bereits verfügbare Alternativen.»

Spin-off geplant

Schon heute stellen die ETH-Forscher im Auftrag anderer Wissenschaftler bestimmte Nanostrukturen für deren Projekte her. Für so vielversprechend halten die Wissenschaftler ihre Entwicklung, dass sie bereits ein Patent eingereicht haben. Erste Interessenten aus der Industrie hätten sich auch schon gemeldet; die Gründung eines Spin-offs ist geplant.

Nun machen sich die Forscher daran, die Methode zu optimieren. Zum Beispiel soll aus mehreren, individuell ansteuerbaren Kapillaren gedruckt werden können. Das erhöht den Durchsatz und ermöglicht es, Schichten verschiedener Materialien gleich nacheinander aufzutragen. (sda)

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