Ultradünne organische Schichten
Hauchdünne organische Oberflächenbeschichtungen werden künftig in vielen Technologiebereichen eine immer größere Rolle spielen. Die Herstellung solcher nur wenige Millionstel Millimeter dicken Filme, deren Eigenschaften gezielt zu beeinflussen sind, ist einer der Schwerpunkte in der Abteilung Grenzflächenphysik am Physikalischen Institut der Universität Münster. Eine dort entwickelte Methode zur Strukturierung solcher ultradünnen Schichten hat jetzt auch das internationale Wissenschaftsmagazin "Nature" überzeugt. In der jüngsten Ausgabe dieser renommierten Fachzeitschrift wurde ein Beitrag der münsterschen Wissenschaftler Michael Gleiche, Dr.Lifeng Chi und Prof.Dr.Harald Fuchs veröffentlicht, in dem diese die Vorteile des von ihnen entwickelten Verfahrens erläutern.
Um die Filme auf die Festkörperoberflächen zu bringen, wenden die münsterschen Physiker die Langmuir-Blodgett-Technik an: Bei diesem Verfahren wird eine bestimmte organische Substanz zunächst auf die Oberfläche eines Wasserbades getropft. Auf dem Wasserspiegel bilden die Moleküle eine geordnete Schicht, den sogenannten Langmuir-Film, der dann auf die Festkörperoberfläche übertragen wird. Die Dicke des Films entspricht dann der Länge eines einzelnen Moleküls.
Unter bestimmten Umständen, so berichten Gleiche, Chi und Fuchs, gelingt es, derartige Filme zu strukturieren, zum Beispiel mit sehr feinen Streifen. Auf diese Weise können die Eigenschaften der Oberfläche entsprechend der Ausrichtung der Streifen beinflusst werden. Den münsterschen Wissenschaftlern ist es im Rahmen dieser Arbeiten schließlich gelungen, regelmäßige Streifenstrukturen im Sub-Mikrometerbereich zu erzeugen. Wie in dem Nature- Artikel berichtet, sind die einzelnen Streifen durch zirka 200 Nanometer, das heißt 200 Millionstel Millimeter, breite "Kanäle" voneinander getrennt.
Wie die Autoren herausstellen, liegt ein großer Vorteil dieser Methode in ihrer Schnelligkeit und in der im Prinzip unbegrenzten Größe der zu strukturierenden Fläche. Die Herstellung einer strukturierten Oberfläche von zirka zehn Quadratzentimter erfolgt in nur einer Minute. Dies bedeutet, dass sich auf diese Weise bei minimalem Zeitaufwand nahezu beliebig große Flächen mit einem extrem feinen Linienmuster überziehen lassen, was mit Hilfe der herkömmlichen Methoden großflächig nicht möglich war.
Die auf diese Weise erzeugte Oberfläche hat eine chemisch alternierende Struktur, das heißt zwei unterschiedliche Bereiche - Streifen und Kanäle -, die sich unterschieldich verhalten und die selektive Anlagerung von weiteren Molekülen ermöglichen. Damit würde zum Beispiel die chemische Analytik mit extrem kleinen Volumina im Attoliter-Bereich ermöglicht. Dabei ist ein Attoliter ungefähr vergleichbar mit dem billiardsten Teil eines durchschnittlichen Tropfens. Wie die Physiker der Universität Münster berichten, gelang auf diesem Wege eine selektive Anbindung von Goldclustern. Bei solchen sogenannten Nanoclustern handelt es sich um sehr kleine Partikel, die fast nur aus Oberfläche bestehen - im Fall der Goldcluster 55 Goldatome mit einer organischen Schutzhülle - und deshalb ganz besondere Eigenschaften haben.
