Forschende stellen Mikro-Matterhorn in Serie her

PSI-Forschende haben sehr detaillierte Modelle des Matterhorns in Serie hergestellt. Dabei misst jedes Modell nur rund 70 Mikrometer, wie das PSI am Donnerstag mitteilte. Dennoch seien einzelne Strukturen des Wahrzeichens klar dargestellt, zum Beispiel seine Spitze, die im Modell nur einen Durchmesser von 100 Nanometern hat.

Die Idee dahinter ist nicht etwa die Produktion ungewöhnlicher Souvenirs. Vielmehr demonstrieren die Forschenden, wie sich Tausende winziger 3D-Objekte auf einer Oberfläche erschaffen lassen. Solch strukturierte Oberflächen kommen auch in der Natur vor und haben besondere Eigenschaften, die auch für die Industrie interessant wären.

«So können manche Schlangenarten über Sand gleiten, ohne dass sich ihre Haut wesentlich abnutzt», erklärte Projektleiter Helmut Schift vom PSI in der Mitteilung. Die Haut dieser Schlangen habe Schuppen und Dornen, die wenige Tausendstel Millimeter hoch seien. Dadurch werde die Reibung in eine Richtung stark vermindert.

Mit der nun demonstrierten Methode könnte man zum Beispiel auch Maschinenteile, die starker Reibung ausgesetzt sind, mit einer strukturierten Oberfläche versehen. «Das würde ihren Verschleiss reduzieren», so Schift. Die Matterhorn-Modelle beweisen, dass sich solche Strukturen tatsächlich präzise und reproduzierbar erzeugen lassen.

Für ein erstes Mikro-Modell des Matterhorns nutzten die Wissenschaftler einen extrem exakten 3D-Druck, der sogenannten 3D-Fotolithografie. Dabei wird ein zunächst flüssiges Material durch intensive und extrem fokussierte Laser-Belichtung punktuell verfestigt und so die Struktur aufgebaut. Überschüssiges Material wird anschliessend weggewaschen.

Mit diesem ersten Modell erzeugten sie eine Gussform, mit der sich weitere Mikro-Matterhörner in Massenproduktion fertigen lassen.