Herstellung von Mikrostents für die Augenmedizin

Arbeit an einem 2PP-Laborsystem.

Mit 2PP hergestellte Nanostrukturen.

Mit 2PP hergestellte Makrostrukturen mit Nano-Auflösung

Femtosekunden-Laserbearbeitung von Mikroröhrchen.

Mikroröhrchen mit 10µm Spiralschnitt.

Anlage zur Charakterisierung von Wolter-Shell-Type-I-Kollektoren bei 13,5nm für die Chip-Industrie.

Arbeitsschwerpunkte

In der Gruppe Nanolithographie werden drei thematische Schwerpunkte verfolgt:

• Zwei-Photonen-Polymerisation, Anwendung und Systeme
• Herstellung von Mikrostrukturen durch Fem
• Messtechnische Anwendung von EUV- und Röntenstrahlung

Lithographische Verfahren werden heute routinemäßig zur Massenherstellung von Computerchips verwendet. Die Miniaturisierung hält aber inzwischen durch mikro- und nanolithographische Verfahren auch in vielen anderen Bereichen Einzug: Dazu zählen mikrostrukturierte Oberflächen, neuartige Mikrooptiken, mikrofluidische Bauteile und Mikroimplantate für die Medizin.

Unter der Verwendung von Femtosekundenlasern kommen hier sowohl aufbauende Verfahren (Mikro-Nano-Rapid-Prototyping) als auch abtragende Verfahren zum Einsatz. Die Gruppe NLT forscht und entwickelt in diesem Bereich neuartige Techniken, Bauteile und Systeme für Forschung und Anwendung. Zudem werden messtechnische Einrichtungen für die Untersuchung von Mikrostrukturen mit EUV- und Röntgenstrahlung entwickelt.

Zwei-Photonen-Polymerisation: Anwendung und Systeme

Die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) ist ein Rapid-Prototyping-Verfahren, das die Herstellung von Bauteilen und Oberflächen mit nahezu beliebigen Mikro- und Nanostrukturen erlaubt. Als Werkstoffe werden Photopolymere genutzt. Das können Standardprodukte aus der Chip-Lithographie wie SU-8 sein, aber auch speziell auf unsere Systeme abgestimmte Femtobond-Materialien. Das Photopolymer wird mit Hilfe eines Femtosekundenlasers belichtet und danach entwickelt. So erhält man beliebige dreidimensionale Mikro- und Nanogeometrien. Die 2PP wird bereits in den folgenden Bereichen vielfach angewendet:

• Mikromechanik
• Biomedizin
• Plasmonik
• Mikrofluidik
• Oberflächenstrukturierung
• Photonische Kristalle
• und viele weitere…

Als Bearbeitungsraum steht ein Volumen von bis zu 10cm x 15cm x 10cm zur Verfügung, das kontinuierlich (non-stepped, non-stitched) und mit hoher Geschwindigkeit strukturiert werden kann.

Das Laser Zentrum Hannover e.V. bietet hierzu die komplette Prozesskette an: Materialien, kundenoptimierte Anlagen, Installation und Training.

Herstellung von Mikrostrukturen durch Femtosekundenlaserablation

Mit Hilfe von Femtosekundenlasern können viele Materialien mit Präzision im Mikrometerbereich abgetragen werden. Das Materialspektrum ist ungewöhnlich groß: Es können metallische, nichtmetallische, transparente, brennbare und sogar gelartige Materialien bearbeitet werden. Dabei treten kaum thermische Belastungen oder Aufschmelzungen am Werkstück auf.

Dieses Verfahren wird beispielsweise im Bereich der Augenheilkunde bei der Entwicklung von Implantaten zur Bekämpfung der Volkskrankheit Grauer Star untersucht. Diese Krankheit tritt auf, wenn der Körper den Augeninnendruck nicht mehr selbstständig regeln kann. Intelligente druckregelnde Mikroimplantate, die mit einem Femtosekundenlaser aus Mikroröhrchen geschnitten werden, sollen hier Abhilfe schaffen.

Messtechnische Anwendung von EUV- und Röntgenstrahlung

Die Gruppe forscht und entwickelt an neuartigen Laborstrahlungsquellen, Messtechnik und lithographischen Techniken für Forschung und Anwendung im harten ultravioletten Spektralbereich (EUV) und Röntgenbereich:

• EUV- und Röntgenmesstechnik
• Materialuntersuchung
• Design und Aufbau messtechnischer Einrichtungen

Besonders für Spezialoptiken werden von der Industrie kompakte Messvorrichtungen benötigt, die direkt vor Ort einsetzbar sind. Aufbauend auf den Erfahrungen mit EUV-Reflektometern für Wolter-Shell-Type-I-Kollektoren, wurden Konzepte für die Charakterisierung von Multilayer-beschichteten Kollektoren (LPP) erfolgreich erprobt.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Miniaturisierung der messtechnischen Einrichtungen und lithographischen Aufbauten, mit dem Ziel, diese Technologien, die aufgrund ihrer Größe und Kosten sonst nur in Großeinrichtungen (z.B. Synchrotrons) zu Verfügung stehen, auch für die tägliche Forschung in universitären oder industriellen Forschungslaboren verfügbar zu machen.

Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte:

• 2PP-Lightwave „Parallelisierung der Zwei-Photonen-Polymerisation zur Erhöhung der effektiven Schreibgeschwindigkeit“ (EU)
• Phocam „Entwicklung einer Industrieplattform für die Zwei-Photonenpolymerisation“ (EU)
• Herstellung Mikro- und nanostrukturierter Implantate für die Medizin:
  • Transregio SFB 37 Teilprojekt C3 „Mikrostents zur Anwendung bei erhöhtem Augeninnendruck“ (DFG)
  • REMEDIS Teilprojekt B2 „Diffraktiv-refraktiv mikrostrukturierte Implantate als Ersatz für getrübte Augenlinsen“ BMBF)
  • Mikroperforierte Implantate für die Ohrenheilkunde
• Anordnung von Nanopartikeln durch laserinduzierten
  Transfer (DFG)