Miniamboss und Arterien-Fräse


1000 mal kleiner als ein Salzkorn ist das Nanoteilchen, dass Professor Joachim Rösler, Leiter des Instituts für Werkstoffe der Technischen Universität Braunschweig, mit seinen Mitarbeitern geschmiedet hat.

Nanoschmieden ist eine neue Herstellungs- und Bearbeitungstechnik im Nanobereich. Die winzigen Schmiedeblöcke werden mit einem Hammer und einem Amboss umgeformt. Ein Schmiedeblock in der Größe von 500 Nanometer lässt sich zurzeit etwa auf eine Größe von 100 Nanometer umschmieden. Zukünftige Einsatzgebiete sind zum Beispiel Nanoroboter in der Medizintechnik.

Ausgangsmaterial für die Schmiedeblöcke sind Hochtemperaturwerkstoffe, die aus einer Nickelbasissuperlegierung bestehen. Sie bilden kleine Quader, die mit einer Matrix verbunden sind. Nach dem Wegätzen der Matrix entstehen kleine Schmiedeblöcke, die alle unterschiedliche Größen und ein anderes Volumen haben. Die Schmiedeblöcke werden mit einem Hammer und einem Amboss umgeformt, genau wie beim Freiformschmieden. Ein Schmiedeblock in der Größe von 500 Nanometern lässt sich etwa auf eine Größe von 100 Nanometer umschmieden.

Bislang waren die kleinsten Schmiedestücke im Bereich von einem Mikrometer groß. In ein Salzkorn passen eine Milliarde Schmiedeblöcke. Die Salzkörner und Schmiedeblöcke haben äußerlich große Ähnlichkeit: Beide haben eine kubische Kristallstruktur und sehen deshalb wie kleine Würfelchen aus.

Obwohl die Schmiedeblöcke aus Hochtemperaturmaterial bestehen, das an sich eine hohe Festigkeit aufweist, verändern die kleinen Quader ihre Eigenschaften und lassen sich auch bei Raumtemperatur extrem umformen.

Der Amboss besteht aus einer Siliziumplatte. Darauf wird der Schmiedeblock mittels einer Wolframnadel abgelegt und mit einem Hammer unter dem Rasterelektronenrastermikroskop bearbeitet und umgeformt.

"Wenn die Technik des Nanoschmiedens im 21. Jahrhundert angelangt ist, könnten unter anderem Fräsen für verkalkte Arterien hergestellt werden oder Nanoroboter, die in Arterien aufräumen und verschiedene Arbeiten im Körper verrichten", formuliert Prof. Rösler zukünftige Einsatzgebiete.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig