Klettverschluss im Miniformat - wissenschaft.de
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Klettverschluss im Miniformat

Deutsche Forscher haben einen winzigen Klettverschluss für Halbleiterbausteine entwickelt. Dazu rauen sie die Oberfläche des Halbleitermaterials Silizium so lange auf, bis eine rasenartige Struktur aus Siliziumnadeln entsteht. Gegeneinander gedrückt verkeilen sich die Nadeln ineinander und geben den Bauteilen festen Halt. Mit dem Klettverschlussverfahren können Hersteller Bauteile auch exakter als bisher gegeneinander positionieren, berichten Mike Stubenrauch und seine Kollegen von der TU Ilmenau.

Zur Herstellung der feinen Strukturen bombardieren die Forscher das Silizium mit geladenen Atomen und erzeugen damit lange, spitze Nadeln in dem Material. Auf einem Quadratmillimeter stehen rund eine Million Nadeln, die rund 20 tausendstel Millimeter lang und nur einen halben Mikrometer breit sind. Die Oberfläche sieht dann aus wie ein Stoppelfeld oder ein Rasen, weswegen die Wissenschaftler auch von Siliziumgras sprechen. Stubenrauch und seine Kollegen verbanden nun verschiedene Bauteile mit einer Oberfläche aus Siliziumgras nach dem Prinzip des Klettverschlusses miteinander.

„Silizium ist ein spröder Werkstoff, daher klappt das Klettverschlussprinzip nur wenige Male“, erklärt Stubenrauch gegenüber wissenschaft.de. Etliche Nadeln brechen beim Zusammenfügen ab, und nach vier bis fünf Versuchen ist Schluss. Doch dies reiche für neue Anwendungen aus, meint Stubenrauch. So werden Halbleiterchips immer dünner und empfindlicher. Befestigt über einen Klettverschluss könnten die fragilen Chips während ihrer Produktion befördert werden. Auch könnten Hersteller die Bauteile über das Klettprinzip genauer positionieren, da kein Verrutschen zur Seite möglich ist wie etwa beim Kleben. In Experimenten zeigten die Forscher, dass das Klettprinzip eine ähnlich hohe Festigkeit der Verbindung erzielt wie das Kleben.

Die Forscher haben auch kleine Behältnisse für chemische oder biologische Reaktionen zusammengesteckt, indem sie ein Boden- und ein Deckelteil über eine Nadelstruktur verbunden haben. Die Verbindungsstellen sind flüssigkeitsdicht und können nach Angaben von Stubenrauch leicht gasdicht gemacht werden. Im Innern solcher Behältnisse können beispielsweise Zellen kultiviert werden. „Da ist es natürlich praktisch, dass man den Deckel wieder abnehmen kann, um an die Zellkultur heranzukommen“, erklärt Stubenrauch.

New Scientist, Online-Dienst (19. Juni 2006) Originalarbeit der Forscher: Mike Stubenrauch et al. (TU Ilmenau): Journal of Micromechanics and Microengineering, Bd. 16, S. S82 ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
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