Nanotechnológia: Kutatás, fejlesztés és hasznosíthatóvá tétel

A nanotudományt a 21. század egyik kulcsfontosságú technológiájának tekintik. Ahhoz azonban, hogy teljes potenciálját kibontakoztathassa, először nanotechnológiává kell alakítani. A Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT ) meghatározó szerepet játszik ezen az úton: a "3D Designer Materials" kiválósági klaszterben a skálázható, digitális 3D-s additív gyártási technikákról szóló elképzelések válnak valósággá. A KIT tudósainak célja, hogy új eszközöket és eljárásokat kutassanak és fejlesszenek ki erre a célra, valamint hogy optimalizálják a folyamat sebességét és felbontását.

A Nanoszerkezet Szolgáltató Laboratóriumban (NSL ) elsősorban a mikrométeres vagy szubmikrométeres tartományban található legkisebb elrendezéseket vizsgálják. "Kutatómunkájuk során hallgatóink és doktoranduszaink 3D-s nyomtatással állítanak elő 3D-s összeállításokat különböző polimerekből. Ennek során megvizsgálják a felületek érdességét és egyéb jellemzőit" - magyarázza Dr. Gernot Goll professzor, az NSL vezetője. "Ily módon alapkutatást végzünk a 3D optikai komponensek, molekulárisan funkcionalizálható 3D állványszerkezetek és számos más alkalmazási terület számára."

Amegfelelő eszközök biztosítása A Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT), amely az NSL-t is magában foglalja, a szövetségi és tartományi kormányok kiválósági stratégiájának része a német felsőoktatásban. A nanoszerkezetek előállításához és elemzéséhez szükséges átfogó technológiai infrastruktúrával rendelkezik. Ily módon támogatja a kutatókat, akik a legkülönbözőbb területekről származó, sokféle kompetenciával rendelkeznek - például a fent említett 3D-s additív gyártási technikák vagy a kvantuminformatika területén, ahol intenzíven foglalkoznak a kvantumszámítógépek elemi egységeinek, a qubiteknek a kifejlesztésével. A kutatók itt a legmodernebb berendezésekhez férnek hozzá, amelyekkel termelési módszereket fejleszthetnek ki és optimalizálhatnak. Ilyen például az elektronsugaras litográfia, a pásztázó elektronmikroszkóp vagy a nagy felbontású 3D nyomtatók.

Felületi 3D mérés a MarSurf CM explorerrel Az NSL egyik legújabb kiegészítője a MarSurf CM explorer, amely 2020 vége óta bővíti az NSL-hez kapcsolódó "Carl Zeiss Foundation 3D Additive Manufacturing User Lab" méréstechnikai kínálatát. A Mahr nagy felbontású konfokális mikroszkópjával a felületek háromdimenziósan mérhetők és elemezhetők - érintkezés nélkül, anyagfüggetlenül és gyorsan. Amérőeszköz mindössze néhány funkcionális lépésben 3D-s mérési értékeket szolgáltat .

"Más munkacsoportok már többször ajánlották nekünk a CM explorer címet" - magyarázza Goll. Ennek eredményeként felvették a kapcsolatot a Mahr gyártóval, és egy helyszíni találkozó keretében bemutatták nekik a készüléket. Christopher Wallmann, a Mahr értékesítési mérnöke ismertette a karlsruhei kutatókkal a konfokális mikroszkópot és annak számos funkcióját. Goll szerint a készülék különösen meggyőző volt, mert számos értékelési lehetőséget kínál az elemzéshez.

Helyes és reprodukálható mérés A hallgatók és doktorjelöltek először oktatásban részesülnek az eszközzel kapcsolatban, hogy aztán önállóan tudják használni azt. Mint Goll hangsúlyozza, a MarSurf CM explorer egyértelműen megfelel a laboratórium által támasztott követelményeknek: a konfokális mikroszkóppal bármilyen geometria és felületi állapot anyagfüggetlen mérése lehetséges, függetlenül attól, hogy fényvisszaverő, abszorbens, átlátszatlan vagy átlátszó. "A MarSurf CM explorer a nagy mérési sebességet képviseli, és 16 bites HDR funkcióval, valamint HD stitching funkcióval rendelkezik, azaz nagy mérési területek esetén is folyamatosan nagy felbontást biztosít" - magyarázza Wallmann.

Eközben Karlsruhéban a funkcionális nanoszerkezetek kutatása és megvalósítása ígéretes előrehaladást mutat. A KIT a legmodernebb berendezésekkel akár azt is elérheti, hogy a Karlsruhe környéki Felső-Rajna-völgyet a Szilícium-völgyhöz hasonlóan nemzetközileg elismert "Nano-völgy" legyen. Legalábbis ez az a deklarált cél, amelyet a KIT a kiválósági kezdeményezés keretében kitűzött maga elé.

A MarSurf CM explorer tipikus mérési feladatai:

• ISO 4287 és ISO 13565 / ISO 25178 szerinti érdességmérés
• Topográfiai mérések (beleértve a térfogatot, kopást, tribológiát)
• Kontúr és alakzat (2D, 3D)
• Pórus- és részecskeelemzés
• Hibaelemzés
• és még sok más