Forscher können mit angepassten Laser-Impulsen Löcher von weniger als 250 nm Durchmesser, aber 7 µm Tiefe in Quarzglas bohren – das wäre interessant für winzige optische Filter wie auch für die Nano-Chirurgie.
Die Nanotechnologie eröffnet bei der Entwicklung von Elektronik, optischen Kommunikationsmitteln und der Biomedizin völlig neue Möglichkeiten. Dabei geht es um das Prägen von Strukturen, die kleiner als 1 µm sind – was wiederum weniger als einem Hundertstel des Durchmessers eines Haares entspricht. Diese so genannten Nanostrukturen verleihen Materialien Eigenschaften, die diese in einem größeren Maßstab nicht besitzen. Die Herstellung solcher Strukturen ist aber noch eine Herausforderung, auch wenn es eine Reihe verschiedener Techniken dafür gibt.
Ein gängiger Weg, um Strukturen in ein Substrat zu schreiben, ist es, unerwünschtes Material mit Hilfe eines hochintensiven Lasers zu verdampfen. Allerdings gibt es bei diesem Verfahren bedeutende Einschränkungen. Zum einen interagieren diese Laser mit der Oberfläche der meisten Materialien. Zum anderen gibt die Wellenlänge des Lasers den minimalen Brennpunkt und damit die Größe der geprägten Strukturen vor. Für sichtbares Licht liegt diese Wellenlänge bei 400 bis 800 nm – Größer als einige heute übliche Computer-Komponenten.
Physikern und Nanostrukturwissenschaftlern des Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology (Cinsat) der Universität Kassel ist es nun gelungen, Nano-Löcher in Quarzglas zu bohren, die kleiner als der Brennpunkt des verwendeten Lasers sind. Die Löcher haben einen Durchmesser von weniger als 250 nm bei einer Wellenlänge von 800 nm. Dabei weisen diese Löcher eine Tiefe von bis zu 7 µm auf – ein Größenverhältnis, das bei derart kleinen Strukturen auf anderem Wege kaum zu erreichen ist. „Noch nie wurden auf diese Art Löcher gebohrt, die so klein und gleichzeitig so tief sind“, freut sich Doktorandin Nadine Götte, die bei der Durchführung der Experimente federführend war.
Die Kasseler Wissenschaftler wollen ihre Erkenntnisse nun in Anwendungen erproben. So wollen sie testen, ob sich damit winzige Filter für die optische Datenübertragung herstellen lassen. Andere Anwendungen könnten das gezielte Durchlöchern von Zellmembranen oder die Nano-Chirurgie sein. Ihre Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal Optica veröffentlicht.
Weitere Informationen: Publikation in Optica
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