Development of precursor recipes for the generation of conductive platinum microstructures by the two-photon reduction
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Kurzprojektes wurden erste Ergebnisse zur Herstellung von Mikro- und Submikrostrukturen aus Platin mithilfe der Zwei-Photonen-Reduktion (2PR) erzielt. Auf diese Weise war es möglich, einzelne Linien aus Platin mit dem 2PR-Prozess zu generieren. Solche Strukturen sind für viele Anwendungen interessant, z.B. im Bereich der heterogenen Katalyse und für die Gestaltung der Oberflächen von neuronalen Elektroden. Zunächst wurde die Herstellung von Lösungen von Edelmetallsalzen für diesen Zweck wurde optimiert. Dabei zeigte sich, dass in dem gewählten System verschiedene Nebenreaktionen abliefen. Die erstellten Dispersionen wurden hinsichtlich ihrer Laserstrukturierbarkeit getestet und bewertet. Zur Realisierung der 2PR wurde ein Ultrakurzpulslaser eingesetzt. Das entsprechend Set-Up wurde erfolgreich an die niederviskosen Strukturierungslösungen angepasst. Bei der 2PR erwiesen sich jene Dispersionen, zu denen ein geringer Anteil einer Gold(III)-Salzlösung zugegeben wurde, als deutlich stabiler bei der Erzeugung der Mikrostrukturen. So war es möglich, Linien aus Platin mit Abmessungen unterhalb eines Mikrometers zu realisieren Die Mikrostrukturen wurden quantitativ mit einem Lichtmikroskop und qualitativ mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops (REM) bewertet. Die Messung der Strukturlinienbreiten, welche im nm- bis µm-Bereich lagen, wurden ebenfalls mithilfe des REMs durchgeführt, Eine quantitative Aussage zur elementaren Zusammensetzung der Mikrostrukturen konnte durch den Einsatz des EDX-Verfahrens getroffen werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass - ähnlich wie in der Literatur 1 beschrieben - mit dem verwendeten chemischen System zweidimensionale Strukturen geschrieben werden können, und dies auch mit Abmessungen unterhalb eines Mikrometers. Eine weitere Optimierung dieses Systems liegt vor allem in einer Steigerung der Viskosität der Strukturierungslösungen, was die Handhabung bei der 2PR erleichtern würde. Die Erprobung anderer Zusätze könnte es ermöglichen, auch eine qualitativ hochwerte 3D-Strukturierung zu erreichen. Vielversprechender ist wohl die Suche nach alternativen Systemen, die die Photoreduktion von Platinsalzen ermöglichen. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit hat gezeigt, dass die anpassbare Methodik der 2PR hier viele Möglichkeiten bietet. Eine bereits angedachte Möglichkeit, die 2PR von Platin-Salzen in porösen silicatischen Materialien, konnte im Rahmen dieses Kurzprojekts nicht mehr getestet werden. Das Thema bleibt auf jeden Fall weiterhin interessant. Sollte es gelingen, routinemäßig dreidimensionale Platinstrukturen mit Submikrometerabmessungen zu generieren, so würden sich verschiedene Anwendungsgebiete eröffnen, z.B. im Bereich der heterogenen Katalyse, der Mikrofluidik oder bei Lab-on-Chip-Applikationen sowie bei der Gestaltung der Oberflächen von neuronalen Elektroden.
