SPP 1327: Optically Generated sub-100-nm Structures for Biomedical and Technical Applications
Type of Funding: DFG Programmes, Priority Programmes
Abstract:
Ziel des Schwerpunktprogramms ist die durchgängige Beschreibung der grundlegenden physikalischen, optischen und chemischen Prozesse, die in der Nanostrukturierung und Nanofunktionalisierung von Werkstoffen und Oberflächen mit nicht linearen photonischen Methoden auftreten. Dabei sollen die derzeit bereits vorhandenen ersten Ergebnisse, die weitgehend durch empirische Vorgehensweisen erzielt wurden, durch eine systematische Analyse der Wechselwirkungsvorgänge und nicht linearen Absorptionsphänomene von Ultrakurzpulslasern und anderen Strahlquellen verallgemeinert und damit die Basis für eine zielgerichtete ortsselektive und reproduzierbare Nanostrukturierung für unterschiedliche technische und biomedizinische Anwendungsfälle geschaffen werden. Die im Schwerpunktprogramm adressierten Strukturen sind auf unter 100 nm begrenzt und sollen durch ultrakurze Laserpulse (Pikosekunden, Femtosekunden, Attosekunden) hergestellt werden.
Die Voraussetzungen für die Nanostrukturierung weit jenseits der Beugungsbegrenzungen aus der klassischen Optik sind wesentlich dadurch gegeben, dass heute Strahlquellen mit neuen zeitlichen und energetischen Eigenschaften - von Femtosekundenlasern bis zu EUV-Quellen - zur Verfügung stehen, die eine weitgehend flexible Gestaltung der Energiedeposition im Werkstück in Ort und Zeit ermöglichen. Somit ist eine bis dato nicht mögliche Anregung physikalischer Wechselwirkungsmechanismen mit neuen Strukturierungs- und Funktionalisierungsergebnissen erreichbar, die gezielt auf die Erfordernisse technischer und biomedizinischer Fragestellungen angepasst werden können. So ist etwa bereits bekannt und experimentell gezeigt, dass zahlreiche Werkstoffe wie Dielektrika, Halbleiter, Polymere und Biomaterialien, aber auch Metalle unter Verwendung von Multiphotonen-Absorptionsprozessen nanostrukturiert werden können. Daraus erwachsen eine Reihe konkreter Fragestellungen von der Modellierung der Prozesse über neuartige Strukturierungsmethoden bis hin zu messtechnischer Charakterisierung der Strukturen.
Contact Person at UA Ruhr:
Prof. Dr.-Ing. Andreas Ostendorf, Ruhr-Universität Bochum
UA Ruhr Researchers:
Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski, University of Duisburg-Essen
Prof. Dr. Matthias Epple, University of Duisburg-Essen
Prof. Dr. Nils Hartmann, University of Duisburg-Essen