Neues Herstellungsverfahren Erster FEBID-basierter Nano-Gassensor

Wissenschaftler der TU Graz haben ein völlig neues Herstellungskonzept für Nano-Gassensoren entwickelt: Das Team um Harald Plank hat die spezielle Nanostruktur eines an sich gewöhnlichen Gassensors erstmals mittels der so genannten fokussierten Elektronenstrahlabscheidung (FEBID) hergestellt.

Diese Herstellungsmethode erlaubt es, das Konzept von Nano-Gassensoren viel weiter zu denken: Oberflächen von Nanostrukturen könnten weiter funktionalisiert werden und damit beispielsweise die gezielte Messung einzelner Luftkomponenten und detaillierte Abgas- oder Giftstoffmessungen mittels mobiler Endgeräte ermöglichen.

Gassensoren in Nanogröße, mit denen man beispielsweise über Mobiltelefone die Luftfeuchtigkeit messen kann, sind an sich nichts Neues. Die Nanostruktur der Sensoren wird bislang allerdings aufwändig mit lithografischen Methoden hergestellt, die darüber hinaus auf unebenen Oberflächen nur sehr schlecht funktionieren. Die Methode der fokussierten Elektronenstrahlabscheidung, kurz FEBID, mit der Nanostrukturen mit einer Art direkten »Schreibmethode« ohne jegliche Vor- und Nachbereitung hergestellt werden können, ist hingegen noch recht neu: Nach der Erforschung der Grundlagen werden erst seit kurzem versuchsweise anwendungsorientierte Nanostrukturen mittels FEBID hergestellt. Dabei gehören Harald Plank vom Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik der TU Graz und seine Kollegen mit der Entwicklung des weltweit ersten FEBID-basierten nanoskopischen Gassensors nun also zu den Vorreitern.

Großes Anwendungspotenzial

Der bislang einzigartige Nanosensor ist nicht nur besonders leistungsfähig und schnell hergestellt, sondern birgt auch großes Potential: Der völlig neue Herstellungsprozess funktioniert auch auf unebenen Oberflächen – nachdem die Eigenschaften von Nanostrukturen ganz wesentlich vom jeweiligen Material abhängen, eröffnen sich dadurch neue Anwendungsmöglichkeiten.

»Wir wollen nun nanoskopische Oberflächen funktionalisieren und damit ganz spezialisierte Nanosensoren entwickeln – um beispielsweise nicht nur die Luftfeuchtigkeit via Nanosensor im Handy zu messen, sondern auch den Gehalt an CO oder Schwefel«, skizziert Plank die nächsten Schritte.

Besonders interessant wäre diese neue Art von Nano-Gassensor für umweltrelevante Luftgütemessungen, etwa für verkehrsbedingte Abgase. Denkbar ist auch die Messung von Giftstoffen mittels mobiler Endgeräte. »Ein weiterer großer Vorteil: Mit der neuen Methode hergestellt, ist der Nano-Gassensor auch in flüssigen Umgebungen einsatzfähig. Damit eröffnen sich auch medizinische Anwendungen – beispielsweise die direkte Messung einzelner Bestandteile im Blut«, betont Plank abschließend.