Beschichtungsanlage für dünne Schichten

• Fachliche Zuordnung: Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422921395

An der Fakultät für Chemie soll eine Beschichtungsanlage für die Erzeugung dünner Filme bestehend aus z.B. SiO, SiO2, Au, Cr und Ti angeschafft werden. Beschichtete Oberflächen sind der erste fundamentale Schritt für die Herstellung von biohybriden Proben wie festkörperunterstützte und porenüberspannende Membranen, Zellmembranfragmente und Zellmonoschichten. Die Anforderungen an die Anlage sind vielfältig. So werden i) hochreine dünne Filme mit minimaler Rauigkeit für die Elektronenmikroskope, Elektrochemie und Optik, ii) Multikomponenten-Filme für hohe Stabilität, Haftung und Oberflächenfunktionalisierung und iii) orthogonale Beschichtungen zur selektiven Adressierung von Oberflächen benötigt.Da Au-Oberflächen eine Haftschicht aus Cr oder Ti benötigen, ist es notwendig, dass die Anlage zwei Materialien nacheinander ohne Belüftungsvorgänge aufbringen kann, um Oxidation und Kontamination zu minimieren. Daher sind im Falle von Sputteranlagen mindestens zwei Sputterquellen nötig. Anlagen, welche auf einem Elektronenstrahlverdampfer basieren, benötigen automatisierte Tiegelsysteme. Au- und SiO-Beschichtungen erlauben es, etablierte Protokolle zu verwenden. Die Beschichtung mittels SiO2 ist notwendig und bisher mit der vorhandenen Ausstattung nicht möglich, um zum einen porenüberspannende Membranen mit Hilfe von Fluoreszenzmikroskopie auch auf den Porenstegen untersuchen zu können und zum anderen in einer binären Anordnung mit darunterliegenden Goldfilmen die Löschung der Fluoreszenzlebensdauer ortsaufgelöst zu ermitteln und die Anregung und gleichzeitige Funktionalisierung von akustischen Resonatoren zu erlauben. Weiterhin muss die Anlage durch Automatisierung der Prozessführung reproduzierbare Schichten bezüglich Schichtdicke und Rauigkeit erzeugen können. Die Rauigkeit beeinflusst die Lateralspannung von porenüberspannenden Membranen. Dadurch wird die Herstellung und Verwendbarkeit der Membranmodelle stark limitiert. Sehr glatte Goldschichten mit Rauigkeiten unter einem Nanometer sind für moderne Mikroskopie-Techniken von Vorteil, da es sonst zu einer Überlagerung von Fluoreszenz-verstärkenden und -löschenden Einflüssen kommt. Die Schichtdicke des aufgebrachten Materials beeinflusst die Topographie der porenüberspannenden Membranen und so das Diffusionsverhalten von Lipiden, Proteinen und Lipiddomänen. Ferner soll die Anlage für die Probenvorbereitung für elektronenmikroskopische Proben eingesetzt werden. Hierzu wird eine möglichst dünne, nur wenige Nanometer dicke geschlossene Au-Schicht benötigt, um möglichst Artefakt-frei abbilden zu können.Zur Herstellung porenüberspannender Membranen ist eine orthogonale Beschichtung, d.h. eine selektive Beschichtung nur der oberen Oberfläche des porösen Materials, essentiell. Diese Orthogonalität kann nur durch senkrecht ausgerichtete Oberflächen zur Beschichtungsquelle erreicht werden. Orthogonalität kann durch sehr hohe Probenkammern oder durch Verfahren wie streifende Beschichtung erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Beschichtungsanlage für dünne Schichten
• Gerätegruppe: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Leiterin: Professorin Dr. Claudia Steinem