Europaweit einmalige Anlage bei caesar stellt 'Materialbibliotheken' her

Hunderte verschiedener Materialien in einem Experiment

16.01.2006

Was vor 20 Jahren niemand geglaubt hätte, wurde durch neue Materialien und Techniken längst möglich. Die Arbeitsgruppe Kombinatorische Materialforschung des Bonner Forschungszentrums caesar entwickelt systematisch Werkstoffe mit neuen Eigenschaften. Dafür hat sie jetzt eine europaweit einmalige Beschichtungsanlage in Betrieb genommen. Die Wissenschaftler konzentrieren sich auf Funktionswerkstoffe für magnetoelektronische Geräte, miniaturisierte Sensoren und Aktoren sowie für das zukunftsträchtige Feld der Wasserstoffspeicherung.

Um den kontinuierlichen Bedarf an neuen Werkstoffen für High-Tech-Produkte zu befriedigen, stellt die Arbeitsgruppe von Dr. Alfred Ludwig, Juniorprofessor an der Ruhr-Universität Bochum, mit Hilfe kombinatorischer Beschichtungstechniken Materialbibliotheken her. In einem einzigen Experiment werden auf einem Silizium-Wafer hunderte verschiedener Materialien erzeugt. Zur Auswertung dieser Materialbibliotheken werden automatisierte Hochdurchsatz-Verfahren eingesetzt, mit denen pro Tag mehrere hundert Proben parallel oder sequentiell untersucht werden können. Die Chance, interessante Varianten oder auch unerwartete Effekte zu entdecken, ist so besonders hoch.

Für ihre Forschungsarbeiten hat die Gruppe eine spezielle Anlage konzipiert und bauen lassen, die europaweit einmalig ist. Unter extrem sauberen Ausgangsbedingungen (Ultrahochvakuum) erfolgt die Beschichtung der Wafer mit den unterschiedlichen Materialien durch den Einsatz kombinatorischer Sputter-Technologien. In-situ-Maskierungsverfahren ermöglichen sogar die Herstellung kompletter Bauteile, ohne das Vakuum zu brechen.

Außerdem arbeiten die Forscher mit einer einzigartigen Technologie, um nach dringend benötigten neuen Werkstoffen für die Wasserstoffspeicherung zu suchen. Im caesar-Reinraum werden mit Mikrostrukturierungsverfahren spezielle Biegebalken-Anordnungen hergestellt, die anschließend kombinatorisch beschichtet werden. In einer eigens entwickelten Apparatur werden die Balken mit Wasserstoff beladen (bis zu 50 bar, 450°C) und beobachtet. Sobald einer dieser Balken Wasserstoff aufnimmt, zeigt er eine Biegung. Um diese Biegungen parallel zu messen, werden die Balken durch eine Laseroptik angestrahlt. Durch die Art und Weise, wie das Licht des Lasers reflektiert wird, lässt sich bestimmen, wo Wasserstoff aufgenommen wurde.

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