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Donnerstag, 23.03.2017
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Nanoteilchen aus dem Plasma

Kontrollierte Synthese von „maßgeschneiderten“ Nanopartikeln

Nanoteilchen gelten als die Bausteine der Zukunftstechnologien. Wie aber sie produzieren? Bochumer Plasmaforscher haben im letzten Jahr erfolgreich demonstriert, dass sich Nanopartikel in einem Plasma kontrolliert herstellen, nach Wunsch verändern und dann auf einer Oberfläche platzieren lassen.
Plasmareaktor zur Herstellung von Nanoteilchen

Plasmareaktor zur Herstellung von Nanoteilchen

Nanopartikel maßgeschneidert


Technische Plasmen werden genutzt, um Nanopartikel zu erzeugen, die auf konventionellen chemischen Synthesewegen nicht herstellbar sind. Dazu wird ein Plasma in einem reaktiven Gas gezündet und es bilden sich zunächst negativ geladene Makromoleküle, die sich dann zu Nanopartikeln zusammenlagern. Weil diese Nanopartikel negativ geladen sind, bleiben sie zunächst in der Plasmaentladung gefangen und können dort gezielt modifiziert werden. Nach der Einstellung der Partikeleigenschaften im Plasma werden sie in kontrollierter Weise auf einer Oberfläche abgesetzt.

Welche Plasmen eignen sich am besten?


Forscher um Professor Achim von Keudell und Martin Schulze von der Ruhr-Universität Bochum hat sich in den letzten Jahren dieser Synthesemethode am Beispiel von Kohlenstoffnanopartikeln gewidmet und gezeigt, dass sich insbesondere Plasmen mit sehr hoher Elektronendichte für eine kontrollierte Synthese eignen. Die Phase der Zusammenlagerung lässt sich durch die Ausnutzung der Rückkopplung zwischen Partikel und Plasma steuern, womit die gezielte Erzeugung gerade sehr kleiner Partikel mit Durchmessern im Bereich von wenigen Nanometern gelang. Diese Studie wurde in Plasma Sources Science and Technology 15, 556 (2006) veröffentlicht und gelangte unter die Top Ten Artikel 2006, die am besten bewertet und am meisten gelesen wurden.

Schaltkreise effizient herstellen


"Die Rückkopplung zwischen Nanopartikeln und Plasmen hoher Elektronendichte wird zunehmend relevant für andere Bereiche der Plasmatechnik, in denen die Bildung von Partikeln unterdrückt werden muss", erklärt von Keudell. In der Mikroelektronik werden Plasmen hoher Dichte verstärkt eingesetzt, um integrierte Schaltkreise effizienter herzustellen. In diesen Prozessplasmen werden als Nebenprodukt allerdings auch Nanopartikel hergestellt, die, falls sie auf einen Schaltkreis fallen, diesen funktionsunfähig machen. "Für zukünftige Generationen von Schaltkreisen mit immer kleiner werdenden Strukturen wird es wichtig sein, die unvermeidliche Bildung sehr kleiner Partikel zuverlässig steuern und kontrollieren zu können."
(Ruhr-Universität Bochum, 22.02.2007 - NPO)
 
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