Lasermikrofertigung für die Biowissenschaften

Die Laserlithografie ist ein leistungsfähiges neues Verfahren zur Mikrofertigung von dreidimensionalen (3D) Strukturen. Europäische Wissenschaftler haben sich auf die Erzeugung von Strukturen unterhalb der Beugungsgrenze der Auflösung erforderlichen Verfahren konzentriert.

Industrielle Technologien

Die optische Lithografie ist ein Prozess der Mikrofertigung, mit dem Teile einer dünnen Schicht oder die Reinform eines Substrats als Muster aufgebracht werden. Man verwendet Licht, um ein geometrisches Muster von einer Fotomaske auf einen lichtempfindlichen chemischen Fotolack auf dem Substrat zu übertragen.Bei der Femtosekundenlaserlithografie werden die flüssigen Fotolacke dann in die feste Phase umgewandelt, wenn sie dem Femtosekundenlaser ausgesetzt sind. Die Erzeugung der photonischen Kristalle für Biosensoren für sichtbare Wellenlängen und Metamaterialien mit optischer Wellenlänge mit negativer Brechung ist ein Beispiel für Anwendungen, die eine unterhalb von 100 nm liegende Auflösung erfordern. Mit traditioneller Femtosekundenlaser-Mikrofertigung ist eine Auflösung in dieser Größenordnung nicht erreichbar. Ziel des von der EU finanzierten Projekts FEMTOLITHO (Ultrahigh resolution femtosecond laser lithography for applications in life sciences and display technologies) war die Analyse verschiedener Strategien zur Verbesserung der Auflösung der Femtosekundenlaserlithografie. Der wichtigste experimentelle Ansatz an die Realisierung des Projektziels bestand darin, die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) unter Einsatz fokussierter Femtosekundenlaserpulse zur Bildung von dreidimensionalen (3D) Mikro- und Nanostrukturen in Fotolacken voranzubringen. Diese Entwicklung erforderte eine Automatisierung der experimentellen Variablen und der Bewegungssteuerung. Zusätzlich zu der Bewegungssteuerung der Hochauflösungsstufen hat die Projektgruppe ein Femtosekundenlasersystem mit automatisierter Leistungs-, Polarisations- und Fokusebenensteuerung entwickelt. Es ermöglichte in Experimenten eine bessere Reproduzierbarkeit und eine weitaus höhere Effizienz. Das von der Projektgruppe entwickelte 2PP-Lasersystem ist von besonders hohem Stellenwert, da es die Erzeugung einer dreidimensionalen (3D) Struktur von beliebiger Geometrie ermöglicht. Es ermöglicht Flexibilität in der Fertigung von neuartigen und komplexen dreidimensionalen Strukturen für zukünftige Anwendungen.

Schlüsselbegriffe

Laser, Mikrofertigung, Lithografie, lichtempfindlich, Photoresist, Fotolack, FEMTOLITHO, Zwei-Photonen-Polymerisation

Ultrahigh resolution femtosecond laser lithography for applications in life sciences and display technologies

Lasermikrofertigung für die Biowissenschaften

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