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Chip-Rasterelektronenmikroskop zu einem Bruchteil der Kosten

Rasterelektronenmikroskope (REM) gibt es schon länger als ein halbes Jahrhundert. Erst sie haben verblüffende dreidimensionale (3D) Bilder von Miniaturstrukturen bei sehr hohen Vergrößerungen überhaupt möglich gemacht. EU-finanzierte Forscher haben nun das Gebiet der Elektronenmikroskopie mit dem ersten Rasterelektronenmikroskop auf einem Chip - "SEM-on-a-Chip" - regelrecht revolutioniert.
Chip-Rasterelektronenmikroskop zu einem Bruchteil der Kosten
Kommerzielle Rasterelektronenmikroskope sind umfangreiche und teuere Instrumente. Die wissenschaftlichen Grundlagen für eine Verkleinerung der Gerätegröße und die daraus resultierende Minimierung des Energiebedarfs und der Abbildungsfehler waren bereits gelegt, aber erst durch die jüngsten Fortschritte in der Nanobearbeitungstechnik ist die praktische Umsetzung solcher Bauelemente auch möglich geworden.

Durch Finanzmittel für das ambitionierte Monarch-Projekt ("Ultra-bright nanoscale SEM-on-a-chip") unterstützte europäische Forscher nahmen sich genau diese Aufgabe vor und entwickelten das weltweit erste Chip-Rasterelektronenmikroskop in Subminiaturgröße.

Monarch baute ein Bauelement von nur 5 Mikrometer Länge (ein menschliches Haar hat einen Durhmesser von ungefähr 50 Mikrometern), das bei geringeren Spannungen und mit atomarer Auflösung in einer Größenordnung arbeitet, die höher als modernen Rasterelektronenmikroskopen ist - und das bei einem Bruchteil der Kosten. Mit dem Erzeugen äußerst geringer Energien, ultrahoher Ströme und ultrareiner Elektronenstrahlen wird erstmals eine schnelle Abtastung einer Oberflächenschicht und eine Elementidentifikation bei atomarer Auflösung möglich.

Es sind dramatische Auswirkungen des neuen Geräts auf wichtige Bereiche wie die Gensequenzierung, ultrahochdichte Datenspeicher und das fokussierte Ionenstrahlätzen und weitere zu erwarten. Entscheidend wichtig dabei ist, das eine Nanostrukturierung elektronischer Bauelemente mit Elektronenstrahlen nun kommerziell möglich ist.

Das ehrgeizige Monarch-Projekt stellte das erste submikroskopische Rasterelektronenmikroskop vor, das auf einen Chip integriert werden kann und eine um eine Größenordnung höhere Auflösung bei nur einem Bruchteil der Kosten üblicher moderner Rasterelektronenmikrokope hat. Das Gerät wird die Elektronenstrahltechnologie und die Nanowissenschaften revolutionieren sowie mitweitreichende und enorme Auswirkungen auf die Wettbewerbsfähigkeit Europas haben.

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