Nanotechnologie

• Die Technik der Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP)
• Charakterisierung von Laserprozessemissionen
• Nichtlineare maskenlose Lithographie
• Laserbasierte Nanopartikel-Erzeugung
• EUV-Messtechnik

Abb. 2 Schnitt (200 nm) in eine 100-nm-Chromschicht, erzeugt durch die Kombination eines fs-Lasers mit einem Nahfeldmikroskop (SNOM)
Fig. 2: Cut (200 nm) into a 100-nm chrome layer, generated using a combination of a fs-laser and a scanning nearfield optical microscope SNOM)

Wie klein sind die kleinsten Strukturen, die man mit einem Laser schreiben oder bearbeiten kann? Diese Frage stellt sich z.B. bei der Reparatur von defekten Lithographiemasken oder bei der Untersuchung biologischer Phänomene an einzelnen Zellen. Und es zeigt sich, dass man nur dann Strukturen von wenigen 100 Nanometern (milliardstel Meter) schreiben kann, wenn man auf verschiedene nichtlineare optische Techniken zurückgreift.

Abb. 1: Prinzipskizze der fs-Laserbearbeitung mit einem Nahfeldmikroskop (SNOM)
Fig. 1: Schematic diagram of fs-laser processing using a scanning nearfield optical microscope (SNOM)

Eine dieser Techniken bietet sich bei ultrakurzen Laserpulsen. Diese tragen nur oberhalb einer scharfen Intensitätsschwelle Material ab.
Stellt man nun die Pulsenergie so ein, dass diese Schwelle nur an einer winzigen Stelle überschritten wird, so lassen sich damit Gräben von nur 200 nm Breite schneiden.

Eine zweite Technik besteht darin, die Laserstrahlung durch eine winzige Faserspitze mit einem Öffnungsdurchmesser von nur 100 oder 200 nm zu schicken, die sich unmittelbar am zu bearbeitenden Objekt befindet. Bei dieser Technik, analog zur optischen Nahfeldmikroskopie (SNOM), dient die Faserspitze als eine Art enger ‚Trichter’ für das Licht.

Um biologische Untersuchungen in dieser Größenordnung durchzuführen, ist am LZH zudem eine ‚optische Pinzette’ aufgebaut worden.
Damit lassen sich allein durch Lichtkräfte mikrometergroße, transparente Kügelchen oder lebendige Zellen und Zellorganellen berührungslos einfangen und dreidimensional bewegen. So können sie zum einen mit hoher Auflösung mikroskopiert und zum anderen bearbeitet werden, ohne ihre Lebensfunktionen zu beeinträchtigen.