Mikrostrukturuntersuchungen, Analysen und Modellierung in einem Gerät
Die Nanotechnologie beschäftigt sich mit der Herstellung funktioneller Systeme auf atomarer oder molekularer Ebene. Um weiter auf diesem Gebiet voranzukommen, müssen nanostrukturierte Oberflächen genau analysiert, modelliert und kontrolliert werden können. Rasterelektronenmikroskope (REM) sind seit einigen Jahren auf dem Markt. Das Prinzip beruht auf einem Elektronenstrahl, der die Oberfläche eines Objekts abrastert und dessen Nanostruktur darstellt, was ein einfaches Lichtmikroskop nicht leisten kann. REM haben eine hohe Schärfentiefe und ermöglichen Mikroanalysen der Oberfläche. Seit kurzem wird auch mit FIB-Mikroskopen (Focused Ion Beam) für bildgebende Verfahren gearbeitet, um Nanostrukturen darzustellen und zu modellieren. Die Funktionsweise von FIB-Mikroskopen und REM ist ähnlich, nur dass erstere Ionenstrahlen einsetzen (die mithilfe von Ionenquellen erzeugt werden, indem zunächst neutrale Atome ionisiert und dann extrahiert werden), letztere hingegen Elektronenstrahlen. Ihr Einsatz erlaubt Materialanalysen und technologische Anwendungen, die anderweitig unmöglich wären. FIB und REM werden häufig in einem vielseitig einsetzbaren Dual-Beam-System für die gleichzeitige Analyse und Modellierung kombiniert. Europäische Forscher entwickelten diese Technologie weiter und führten ein Dual-Beam-System mit einem hybriden Rastersondenmikroskop (scanning probe microscope, SPM) zusammen. FIB ermöglicht die Mikrostrukturierung und Oberflächenmodifikation auf Nanoebene, REM dient chemischen und strukturellen Analysen. REM und SPM zusammen unterstützen chemische und kristallographische Analysen auf Nanoebene. Das EU-finanzierte Projekt FIBLYS (Multifunctional analytical focused ion beam tool for nanotechnology) entwickelte eine einzigartiges Instrument zur Analyse, Erzeugung und Modellierung nanostrukturierter Oberflächen. Der Prototyp von FIBLYS mit den komplementären Technologien REM, FIB und SPM wird in Kombination mit mehreren analytischen Methoden Wege für nanotechnologische Anwendungen ebnen, die bislang mit keinem Instrument erreicht wurden. Diese Innovationen könnten die Entwicklung völlig neuer nanotechnologischer Produkte und Prozesse befördern. Das FIBLYS-System wird für Forschung und industrielle Nanotechnologie von unschätzbarem Wert sein und biotechnologische, optoelektronische und sensortechnologische Anwendungen hervorbringen.
