Meta-Oberfläche in wenigen Minuten herstellbar

Wärme lässt den Film regelrecht zersplittern.

Grafik: Vytautas Navikas, epfl.ch

Sogenannte Meta-Oberflächen sind der Schlüssel für flexible optische Schaltkreise und ultradünne Optiken. Ihre Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder (Permittivität und Permeabilität) weicht von der ab, die in der Natur üblich ist. Ingenieure der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben eine Technik entwickelt, mit der solche Oberflächen, deren Herstellung bisher Stunden dauerte, in Minutenschnelle erledigen lässt. Noch nicht einmal ein Reinraum ist nötig.

Nanosplitter im Einsatz

Normalerweise werden solche Flächen mithilfe der Fotolithografie im Reinraum hergestellt. Das ist die gleiche Technik, die auch zur Herstellung von Mikroprozessoren und Speicherchips eingesetzt wird. Die Forscher setzen stattdessen eine Technik namens Entnetzung (Dewetting) ein. Dazu wird eine Oberfläche mit einer Flüssigkeit benetzt und erwärmt. Die Wärme lässt den Film schrumpfen, sodass er in unzählige nanometergroße Teilchen zerbricht.

"Dewetting ist normalerweise ein Problem in der Produktion", sagt Fabien Sorin, Erstautor der Studie. "Doch wir haben uns entschieden, dieses Phänomen zu unserem Vorteil zu nutzen." Damit gelang es erstmals, dielektrische Metaoberflächen auf Glas zu erzeugen. Diese haben den Vorteil, Dass sie wenig Licht verschlucken, dass also die optischen Signale, die passieren, kaum geschwächt werden.

Chalkogenidglas als Film

Als Film verwendeten Sorin und sein Team sogenanntes Chalkogenidglas, das bereits genutzt wird, um optische Linsen für Infrarotlicht herzustellen. "Unsere Oberflächen sind glatt und regelmäßig", sagt Sorin. Deshalb sind sie ideal für die optische Datenübertragung. Sie könnten auch in Laptops eingesetzt werden, um deren Arbeitsgeschwindigkeit zu verbessern. Optische Schaltkreise sind bis zu 100 Mal schneller als elektrische. Außerdem verbrauchen sie weit weniger Energie. Die Batterie eines Laptops würde also weit länger halten als bisher.

Die Metaoberflächen lassen sich auch ohne großen Aufwand großflächig herstellen. Sie könnten beispielsweise dafür sorgen, dass Solarzellen mehr Licht einfangen, sodass sie mehr Strom produzieren. Sie sind auch für die Produktion von flexiblen Sensoren geeignet, die auf die Haut von Patienten geklebt werden, um Körperfunktionen zu überwachen, die Herzfrequenz beispielsweise.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens