3D-Nanodruck: Forscher aus Karlsruhe fertigen winzig kleine Mikroskopsitzen mit einem 3D-Drucker

 11. August 2016  Andreas Krämer  

Deutscher Forscher vom KIT haben mit Hilfe von einem 3D-Drucker winzig kleine Mikroskopspitzen hergestellt. Die Nanospitzen für Rasterelektronenmikroskope schaffen es auf einen Durchmesser von nur 25 Millionstel Millimeter.

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Logo Karlsruher Institut für TechnologieEin Forscherteam vom Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) hat einen Nano 3D-Drucker zur Herstellung winziger Objekte wie Nanospitzen für Rasterelektronenmikroskope entwickelt. Wie das Forscherteam im Fachmagazin „Applied Physics Letters“ schreibt, konnten sie per Laserlithografie die äußerst feinen Nanospitzen für Rasterelektronenmikroskope in verschiedenen Formen innerhalb kurzer Zeit preiswert herstellen. In Zukunft könnte der 3D-Druck die kostenintensive und zeitaufwändige per Handarbeit gefertigten Spitzen ersetzen.

Nach Angaben von Hendrik Fölscher vom KIT wurden stark fokussierte und enorm kurze Pulse eines Infrarotlasers für die Herstellung der Nanospitzen genutzt. Das Laserlicht wurde auf flüssiges Kunststoffharz gerichtet. Sie konnten genau steuern, an welcher Position sich zwei Lichtteilchen befinden sollen und ausreichend Energie erzeugten, um das Harz per Polymerisation auszuhärten. Im Anschluss konnten sie das ausgehärtete Objekt vom Rest trennen, der nicht polymerisiert war.

Mikroskopspitze aus 3D-Drucker
Das Bild zeigt zum einen das Schema für die zugrunde liegende 3D-Drucktechnik. Und zum anderen den 3D-Druck der Mikroskopspitzen (Bild © KIT Karlsruhe auf scitation.aip.org).

Mit diesem 3D-Laserlithografie-Verfahren konnten Mikroskospitzen gedruckt werden, die ein Durchmesser von nur 25 Millionstel Millimeter hatten. Die Nadellänge war sogar variabel und konnte 100 Mikrometer erreichen. Die Nanospitzen können damit zur Untersuchung biologischer Proben eingesetzt werden. Mit den Spitzen wurden bereits erfolgreich mittels Rasterkraftmikroskop hochauflösende Bilder von Rosenblättern aufgenommen. Die Kunststoffspitzen wurden außerdem in elektrisch leitfähigen Kohlenstoff umgewandelt werden, unter Abschluss von Sauerstoff und großer Hitze.

In Zusammenarbeit mit der KIT-Ausgründung Nanoscribe wäre eine Weiterentwicklung des 3D-Nanodrucks möglich, damit künftig maßgeschneiderte Mikroskopspitzen kostengünstiger als heute hergestellt werden können.

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