Verfahren zur industriellen Nanostrukturerzeugung

Science4Life Konzeptphasengewinner NanoWired stellt sich vor

10.05.2016 - Deutschland

Elektrophysiologische Sensoren, die beispielsweise in der Bio- und Pharmaindustrie oder Chemie Verwendung finden, können durch Nanodrähte in ihrer Sensibilität verbessert und miniaturisiert werden. Nanodrähte haben einen Durchmesser, der mindestens zehnmal kleiner als ein Millionstel Meter ist. Ihre Länge überschreitet den Durchmesser um mindestens eine Größenordnung. Aufgrund dieser Eigenschaften verfügen die Drähte über extrem hohe spezifische Oberflächen und können beispielsweise auch in der Verbindungstechnik eingesetzt werden.

Prozesse zur Nanostrukturerzeugung benötigen jedoch sehr hohe Temperaturen oder aufwändige Integrationsschritte, so dass es bisher kein Verfahren gab, mit dem Nanodrähte in industriellem Maßstab und kostengünstig auf Oberflächen, wie zum Beispiel Sensoren, aufgebracht werden können.

Durch eine Kombination und Weiterentwicklung herkömmlicher Verfahren ist es einem Gründerteam aus Darmstadt, NanoWired, gelungen, eine Technologie zu entwickeln, die genau das möglich macht: Nanodrähte können jetzt direkt in einer Vielzahl unterschiedlichster Systeme bei geringen Temperaturen zuverlässig auf metallischen Oberflächen erzeugt werden. Den Gründern gelang es, den Prozess zur Erzeugung der Drähte so zu gestalten, dass eine aufwendige Präparationsphase bzw. jegliche Montageschritte entfallen. Das neue Verfahren benötigt somit einen vergleichsweise geringen apparativen und materiellen Aufwand und ist daher selbst für die Herstellung kleinerer und mittlerer Stückzahlen geeignet. Über fünf Jahre haben die drei Ingenieure Farough Roustaie, Sebastian Quednau und Florian Dassinger in der Arbeitsgruppe Mikro- Nano- Integration des Fachgebiets Mikrotechnik der TU Darmstadt an der Technologie gearbeitet. Zukünftig können sie Kundenprodukte wie etwa High-Throughput-Messelektroden für Medikamententests mit Nanodrähten beschichten, um deren Leistungsfähigkeit zu steigern. Zum anderen wird NanoWired eigene Elektrodensysteme anbieten, die mit Nanodrähten ausgestattet sind. Eingesetzt werden diese Elektroden beispielsweise in der Forschung und bei der Entwicklung von Implantaten und Prothesen. Sie dienen der Messung von Zellsignalen und zur Stimulation von Zellen, insbesondere Neuronen, und sind Schnittstelle zwischen Nervenzellen und elektronischen Schaltungen. Die Elektroden sind dafür besonders geeignet, da sie bei sehr geringer Größe eine große Oberfläche aufweisen und deshalb Signale gut ableiten können.

Im Bereich Aufbau- und Verbindungstechnik haben die Gründer ebenfalls mithilfe von Nanodrähten einen neuen Ansatz zum Kontaktieren und Stapeln von Mikrochips entwickelt. Nanodrähte ersetzen in diesem Fall das Löten und Bonden, in dem sie auf die Kontaktpads der Chips aufgebracht und einfach wie Klettverschlüsse ineinander gepresst werden. Die so entstehende Verbindung ist hochtemperaturfest und weist eine hohe Haltbarkeit auf.

Um die Technologie und die Produkte auf den Markt zu bringen, plant das Team eine Ausgründung und hat einen EXIST-Forschungstransfer beantragt. In den nächsten Monaten stehen vor allem die klare Definition und Weiterentwicklung der Produkte sowie die Skalierung des Prozesses im Vordergrund. Auch finden derzeit erste Vorgespräche mit potentiellen Kunden statt. Zukünftig möchte das NanoWired-Team das Produktportfolio um weitere Anwendungen wie zum Beispiel chemische Sensoren erweitern.

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