Charakterisierung von Nanomaterialien auf kleinsten Längenskalen
Blockcopolymere erlauben die Erzeugung kleinster Strukturen auf der Oberfläche von Halbleitern.
Materialien, die im Bereich weniger Nanometer strukturiert sind, sind für zukünftige Computerchips, Energiewandlungs- und -speicherungsprozesse oder molekulare Siebe unerlässlich. Ein internationales Forscherteam hat jetzt die sequenzielle Infiltrationssynthese in nanostrukturierten Polymeren untersucht. Damit wollen die Wissenschaftler die Möglichkeiten zur Charakterisierung von Materialeigenschaften auf kleinsten Längenskalen verbessern.
An der Studie beteiligt ist auch ein Team der Uni Paderborn um Physiker Jörg Lindner, das mit nanostrukturierten Blockcopolymeren arbeitet. Dabei handelt es sich um miteinander verknüpfte Polymerketten, die selbstorganisiert regelmäßige Muster bilden und damit verschiedenste Anwendungen ermöglichen. „Die Beherrschung der Selbstorganisation von Blockcopolymeren hat in den vergangenen Jahren rasante Fortschritte gemacht“, sagt Lindner. Um diese Entwicklung weiter voranzutreiben, müssen allerdings zerstörungsfreie Methoden zur Charakterisierung der Materialeigenschaften erweitert werden.
Blockcopolymere erlauben die Erzeugung kleinster Strukturen auf Halbleiteroberflächen und damit zukunftsweisende Verfahren, um mikroelektronische Bauelemente der nächsten Generation weiter zu miniaturisieren. Die damit erreichbaren Strukturgrößen sind nur durch die Länge der Polymerketten bestimmt und können daher kleiner werden als Strukturen, die man selbst bei größtem Aufwand mit herkömmlichen Techniken herstellen kann. Durch die voranschreitende Miniaturisierung ergibt sich gleichzeitig ein Bedarf an neuen Messmethoden und Größenstandards, um entsprechend kleine Strukturen zu analysieren.
Auch hier helfen Blockcopolymere. Allerdings erst, nachdem die chemischen Unterschiede zwischen den beteiligten Polymersorten durch die selektive Veränderung eines der Polymere gesteigert wurden. „Durch den selektiven Einbau von Aluminiumoxid mittels sequentieller Infiltrationssynthese lassen sich Nanostrukturen herstellen, an denen solche neuen Messverfahren erprobt werden können“, erklärt Lindner.
U. Paderborn / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
E. Cara et al.: Developing Quantitative Nondestructive Characterization of Nanomaterials: A Case Study on Sequential Infiltration Synthesis of Block Copolymers, ACS Appl. Polym. Mater. 5, 2079 (2023); DOI: 10.1021/acsapm.2c02094 - Nanostrukturierung - Nanoanalytik - Photonische Materialien (J. Lindner), Dept. Physik, Universität Paderborn
