Magnetisch steuerbare Membranen

Neuartige Metallmembranen können durch magnetische Felder gezielt verformt werden.

Forschern der Universität Leipzig ist in einem weltweit bisher erstmals angewandten Verfahren die Herstellung von Metallmembranen gelungen, deren Form durch magnetische Felder veränderbar ist. Die erzeugten Eisen-Palladium-Schichten könnten zukünftig in der Medizintechnik zum Beispiel als Stents oder Pumpen angewendet werden.

Die Herstellung der neuartigen Metallmembranen erfolgt in einem dreistufigen Verfahren. Im ersten Schritt werden mittels Molekularstrahlepitaxie Eisen- und Palladium-Atome auf ein Trägermaterial aufgedampft. Dieses bewährte Verfahren, das unter anderem bei der Herstellung von Halbleitertechnik angewendet wird, wurde durch die Leipziger Forscher für die konkrete Anwendung angepasst. "Die von uns gefundenen Rahmenbedingungen für diesen Verfahrensschritt ermöglichen die Herstellung perfekter Kristalle. Diese Perfektion ist notwendig, um anschließend maximale magnetfeldinduzierte Dehnungen zu erhalten", betont der Leiter der Forschungsgruppe Stefan Mayr. Sie seien eine der größten Herausforderungen im Entwicklungsprozess gewesen.

Daran anschließend wird in einem zweiten Schritt mit einem neu entwickelten Ätzverfahren die Metallschicht vom Substrat gelöst. Im anschließenden letzten Schritt, einer Temperaturbehandlung, wird die korrekte Phase eingestellt, die erst den magnetischen Formgedächtniseffekt ermöglicht. Die bisher hergestellten, wenige Mikrometer zarten Metallschichten können damit Dehnungsänderungen von bis zu fünf Prozent erreichen.

"Für harte Materialien ist diese Dehnung ein beachtlicher Wert, der viele Anwendungen in der Medizintechnik vorstellbar macht", sagt Mayr, dessen Arbeitsgruppe vom Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM) der Universität Leipzig und dem Leibniz-Institut für Oberflächenmodifikation unterstützt wird. Denkbare Anwendungen für elektromagnetisch formbare Metalle seien Pumpen, die örtlich begrenzt Medikamente applizieren, beispielsweise genau dosierte Schmerzmittel für Krebspatienten. Auch Gefäßstützen, so genannte Stents, die eine Verengung der Herzkranzgefäße verhindern, erscheinen den Forschern möglich. Der große Vorteil dieser Anwendungen wäre, dass sie im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Modellen von außerhalb des Körpers steuer- oder formbar sind.

Universität Leipzig / AL