Nanostrukturen aus reinem Gold

Ein neues Verfahren der TU Wien ermöglicht es, mit einem fokus­sierten Elek­tronen­strahl aus einer gold­haltigen orga­nischen Verbin­dung beinahe reines Gold herzu­stellen. Damit lassen sich jetzt ganz gezielt und mit hoher Präzi­sion goldene Nano­struk­turen produ­zieren, wie man sie für viele Anwen­dungen in der Elek­tronik und der Sensorik benö­tigt. Ähn­lich wie mit einem 3D-Drucker kann man mit dem neuen Ver­fahren fast beliebige Formen reali­sieren.

„Gold spielt für die Nanotechnologie eine ganz besondere Rolle“, sagt der Heinz Wanzen­böck von der TU Wien. Gold-Nano­struk­turen mit ganz be­stimmter Form benö­tigt man etwa für Bio­sen­soren oder auch als elek­trische Kon­takte. „Jahre­lang hat die Nano­techno­logie-Commu­nity nach einer Mög­lich­­keit gesucht, beliebig geformte Nano­struk­turen aus reinem Gold zu produ­zieren, doch lange blieb dieses Problem unge­löst – ein ärger­licher Flaschen­hals in der Nano­techno­logie.“

Das neue Verfahren geht von einer orga­nischen Metall­ver­bin­dung aus, einem Pre­cursor-Material. Durch Beschuss mit einem fokus­sierten Elek­tronen­strahl mit Hilfe eines Raster­elek­tronen­mikro­skops kann dieses Material ganz präzise Punkt für Punkt zer­legt werden, sodass am Ende an bestimm­ten Stellen nur noch das Gold übrig­bleibt.

„Schon bisher war bekannt, dass man auf diese Weise sehr komplexe drei­dimen­sionale Struk­turen her­stellen kann“, sagt Mostafa Shawrav, ebenfalls von der TU Wien. „Aller­dings ließ die Rein­heit dieser Struk­turen immer sehr zu wünschen übrig: Typi­scher­weise hatte man es mit siebzig Prozent Kohlen­stoff und nur dreißig Prozent Gold zu tun. Wir fügen nun während der Gold-Depo­sition gezielt ein Oxida­tions­mittel hinzu, dadurch können wir prak­tisch reines Gold her­stellen.“

Wie bedeutend dieser Unterschied ist, zeigt sich, wenn man die elek­trische Leit­fähig­keit dieser Struk­turen misst: Gold leitet elek­tri­schen Strom extrem gut, genau deshalb ist es in der Nano­techno­logie so gefragt. Die Leit­fähig­keit der extrem un­reinen Gold­struk­turen, die man bisher er­zeugen konnte, war etwa eine Million Mal schlechter als die von reinem Gold. Mit der neuen Technik erreicht man eine Leit­fähig­keit, die bis auf einen Faktor vier der Leit­fähig­keit von reinem Gold ent­spricht.

„Diese extrem leitfähigen und reinen Gold­struk­turen werden eine neue Tür für die Welt der Nano­elek­tronik öffnen“, sagt Philipp Taus von der TU Wien. „Es wird nun viel ein­facher sein, Nano­antennen aus Gold herzu­stellen oder Struk­turen zu fabri­zieren, mit denen man einzelne Bio­mole­küle auf einer Ober­fläche fest­halten kann.“

TU Wien / RK