Arbeitsgebiet

Topographisch strukturierte Grenzflächen spielen in Natur und Technik eine immer wichtiger werdende Rolle. Eine geeignete Topographie kann z.B. eine chemisch homogene Oberfläche vollständig flüssigkeitsabweisend werden lassen. Diese Eigenschaft wurde in den letzten Jahren unter dem Begriff „Lotuseffekt“ allgemein bekannt. Eine Oberfläche kann durch geeignete topographische Strukturierung jedoch auch flüssigkeitsliebend werden, wie es z.B. für moderne Methoden der Gasdetektion wichtig ist. Damit ermöglichen topographisch strukturierte Substrate nicht nur die Benetzbarkeit einer Oberfläche auf die jeweilige Anwendung anzupassen sondern sie ermöglicht darüber hinaus die Herstellung hochintegrierter mikrofluidischer Anwendungen („lab on a chip“) und die gezielte Manipulation geringster Flüssigkeitsvolumina. Durch Ausnutzen der Topographie z.B. einer Replikform kann die weiche Lithographie um die als Mikrotransferformen oder Kanaldruck bekannte Methode erweitert werden. Diese Strukturierungstechnik ermöglicht je nach Tiefe der topographischen Struktur sehr flache, quasi zweidimensionale oder tatsächliche dreidimensionale Strukturen zu übertragen und könnte eine geeignete Methode zur Herstellung auf polymeren Materialien basierender integrierter Elektronik, Lichtleiter oder photonischer Kristalle („Lincoln Log“) sein.

Das Verständnis fluider Morphologien auf topographisch und chemisch strukturierten Substraten ist von erheblicher Relevanz für derzeit aktuelle Forschungs- und Entwicklungsgebieten wie beispielsweise der Mikrofluidik. Und obwohl chemisch strukturierte Oberflächen seit einigen Jahren hinsichtlich ihrer Benetzbarkeit und morphologischen Phasen theoretisch wie experimentell intensiv untersucht werden, gibt es keine vergleichbaren Ansätze für topographisch strukturierte Oberflächen. Viele wesentliche Mechanismen sind daher noch unverstanden, die für die gezielte Manipulation fluider Mikrostrukturen und dem Aufbau mikrofluidischer Anwendungen notwendig sind. Ausgehend von meinen aktuellen und vorangegangenen Forschungsaktivitäten über die Benetzbarbeit und das Fliessverhalten komplexer Flüssigkeiten möchte ich versuchen diese Lücke zu schließen und ein grundlegendes Verständnis komplexer fluider Mikrostrukturen auf topographischen Substraten entwickeln und dieses um dynamische Eigenschaften und Möglichkeiten der Manipulation ergänzen.

last update: April 2003

back