Die Technik wagt sich an Oberflächenschichten, die nur wenige Nanometer dick sind. In dieser Disziplin hat die Dresdener Region einiges an Know-how zu bieten und ist zugleich Sitz eines Kompetenzzentrums, das anders arbeitet, als man denkt.
Von unserem Redaktionsmitglied Olaf Stauß – olaf.stauss@konradin.de
Die in der Technik bekannten „dünnen Schichten“ sind geradezu dicke Estriche im Vergleich zu den Überzügen, die im Nano-Kompetenzzentrum „Ultradünne funktionale Schichten“ erzeugt werden. Teils umfassen sie nur einige Atomlagen und sind weniger als 2 nm dick. An solchen ultradünnen funktionalen Schichten (UFS) arbeitet unter anderem das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden, in dem auch die Geschäftsstelle des mit „Nano-CC-UFS“ abgekürzten Kompetenzzentrums untergebracht ist. Mit der IBM Speichersysteme GmbH, Mainz, und anderen Instituten verfolgen IWS-Forscher das Ziel, Festplatten zu miniaturisieren. Bisher hat sich deren Speicherdichte alle 1,5 Jahre verdoppelt.
Zum hauchdünnen Vorsprung mit Nano-Schichten
Um in acht Jahren eine Speicherdichte von 100 Gbit/in2 zu erreichen, muss der Abstand zwischen Schreib-Lesekopf und Speicherschicht von derzeit 40 nm auf 5 bis 10 nm gesenkt werden. Und dazu darf die schützende Deckschicht nicht dicker als 3 nm sein. Mit der bisherigen Sputtertechnik ist dies nicht zu machen. Den IWS-Forschern ist nun ein Durchbruch gelungen. „Mit unserer Vacuumbogen-Plasmaquelle können wir 1,3 Nanometer dicke Kohlenstoffschichten abscheiden“, berichtet Dr. Peter Siemroth. Die im Hochstrombogen erzeugten, hochenergetischen Teilchen dringen in die obersten Atomlagen ein und bilden eine mit der Unterlage eng verzahnte, dichte und glatte Schicht. „Sie schützen die darunterliegende Nickel-Legierung vor Korrosion und Verschleiß, ohne ihre magnetischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.“ Diese UFS ließen sich (mit größerer Dicke) durchaus auch für umformtechnische oder tribologische Zwecke einsetzen – und könnten so eines Tages dem Maschinenbau zugute kommen.
Außer dem IWS befassen sich viele weitere Institutionen und Firmen mit UFS. Dem vom Forschungsministerium BMBF ins Leben gerufenen Nano-CC-UFS gehören insgesamt 38 Unternehmen, 14 Hochschulinstitute und 19 Forschungseinrichtungen an, die über das gesamte Bundesgebiet verstreut sind. Dr. Ralf Jäckel, Leiter Öffentlichkeitsarbeit, bezeichnet das Kompetenzzentrum denn auch als „virtuell“: Es ist nicht räumlich sondern nur thematisch strukturiert. Außerdem habe es nicht die Funktion eines Projektträgers und wolle auch nicht aktiv Partnerschaften vermitteln. „Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass wir eine Infrastruktur für den gegenseitigen Gedankenaustausch schaffen“, sagt Jäckel. Für Außenstehende mag das nach einer schwachen Hilfestellung klingen. Für die Mitgliedsfirmen bietet das Nano-CC-UFS jedoch genau das, was sie brauchen und schätzen. „Neue Mitgliedsunternehmen werden im Netzwerk bekannt gemacht. Das bietet die Chance, Kooperationspartner zu finden“, meint zum Beispiel Rolf C. Stein, Verkaufsleiter bei der Carbo-Tec GmbH, Baesweiler. Carbo-Tec stellt nano-feine Diamantpulver her, die unter anderem für kratzfeste Lacke verwendet werden und eines Tages vielleicht in Brennstoffzellen zum Einsatz kommen.
Ähnlich wie Stein äußert sich auch Dr. Thoralf Gebel von der vor zwei Jahre gegründeten Nanoparc GmbH in Radeberg: „Hauptaufgabe des Kompetenzzentrums ist es, die Leute zusammen zu bringen.“ Über das Nano-CC-UFS haben die Sachsen einen Kooperationspartner gefunden, mit dem sie eine BMBF-geförderte Machbarkeitsstudie in Angriff nehmen konnten. Ihre Arbeit gilt einer zukunftsträchtigen Technologie: Basierend auf der Erfindung, einen Silizium-Chip direkt zum Leuchten zu bringen, haben die Radeberger einen Silizium-basierten Optokoppler entwickelt. Mit dessen Hilfe lassen sich komplette Analyse-Laboratorien auf einem Mikrochip unterbringen (Lab-on-Chip) oder berührungslose Schalter für den Fahrzeugbau fertigen. Allerdings ist noch einiges an Entwicklungsarbeit zu investieren. Zur Zeit finden daher Gespräche über eine Anschubfinanzierung statt – mit einer Bank, die ebenfalls Mitglied im Netzwerk ist.
Teilen:
