Ein Ruck muss durch die Decke gehen

Mit einem alten Trick verbessert ein Jungunternehmer die Mikroskopie. Doch Banken und Bürokraten fehlt der Durchblick von 

Zunächst ist es ein bisschen wie beim Juwelier. "Dies ist unser Kernprodukt", sagt Dirk Haft stolz, stellt ein feines Holzkästlein auf den Tisch, öffnet es mit Bedacht und – nun ja. Da sind Metallwürfel drin. Wozu sind die gut? "Stellen Sie sich vor, Sie schlagen einen Golfball von München nach Paris, und dort muss er ins Loch treffen." Und während noch die Vorstellungskraft aufs äußerste gefordert ist, fügt Haft hinzu: "Und das bei Tiefsttemperatur. Oder in extrem hohen Magnetfeldern. Oder im Hochvakuum."

Was der junge Mann da erzählt, ist nicht übertrieben – obwohl: Die Würfel (technisch: "Positioniergeräte") seiner Firma attocube bewegen sich über Millimeterdistanzen, das aber mit atomarer Präzision. Ihr Grundprinzip ist das von Omas Tischdecke. Wer die Decke schnell genug wegzieht, gefährdet das darauf stehende Kaffeeservice nicht; zieht man langsam, macht es klirr (Warnung an die Leser: Bitte nicht ausprobieren, es braucht Übung). Dieser Unterschied, von Ingenieuren stick/slip- Verhalten genannt, erlaubt die Konstruktion neuartiger Antriebe: Die langsame Bewegung eines glatten Schlittens aus Titan führt das auf ihm liegende Titanstück mit; zieht er sich danach schnell zurück, bleibt das geführte Objekt an seinem Platz. So geht es hin und her, der aufliegende Titanblock kommt in Nanometer-Schrittchen voran, bis er sich exakt am vorgegebenen Ort befindet. Allein: Wozu ist das gut?

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Die Technik versagt selbst bei extremer Kälte nicht

"Moment", sagt Haft, "erst einmal will ich Ihnen erklären, wie das System angetrieben wird: mit Piezos." Also mit piezoelektrischen Kristallen, und das sind kleine Dinger, die sich ausdehnen oder zusammenziehen, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird. Haft hat mit vielen Hunderten von Piezos experimentiert, bis er welche fand, die genau genug sind, nanogenau, egal, wie kalt die Umgebung ist – und eben auch im Hochvakuum. Wieso das wichtig ist? Im Elektronenmikroskop etwa herrscht ein beinahe perfektes Vakuum; und etliche Untersuchungsobjekte der Naturwissenschaften werden tiefsten Temperaturen ausgesetzt, damit sie sich erstarrt den mikroskopischen und anderen Sonden der Forschung preisgeben. Womit sich schon andeutet, wozu die Positionierwürfel gedacht sind: als Herumschieber in ultrapräzisen Instrumenten.

Den Apparaten, mit denen die Positionierer elektrisch gesteuert werden, ihren Gehäusen, Schaltern und Anzeigen haben Hafts Ingenieure ein vertraut analoges Aussehen verliehen. Das sind die Interfaces für die Physiker, die gerne an Drehschaltern für Frequenzen und Amplituden herumfummeln. Außerdem bauen die zehn Mitarbeiter von attocube komplette Geräte, deren Kernstück die Ferngolf-Würfel sind, avantgardistische Mikroskope, die ihre Objekte entweder mit Licht oder mit feinen Nadeln abtasten, und für eben dieses Abtasten ist ultrapräzise Positionierung vonnöten.

Angefangen hat das alles mit einem SNOM. Das ist ein optisches Nahfeldmikroskop (Scanning Nearfield Optical Microscope), ein Wunderding, das mit Licht arbeitet und jene Grenze unterschreitet, die bis vor etwa zehn Jahren als absolut galt: die Wellenlänge. Sie begrenzt die Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope, doch in einem SNOM wird die Probe so nahe an eine Glasfaserspitze gebracht, dass hier andere Gesetze gelten.

An der Münchner Uni hatte Dirk Haft ein SNOM für Tiefsttemperaturen gebaut. Dabei lernte er, was an einer Universität möglich war und was nicht. Titanfertigung zum Beispiel war nicht möglich: zu teuer. Das Ausprobieren von Piezos Hunderter verschiedener Hersteller: aus dem gleichen Grund nicht zu machen. Für jemanden wie Haft lag der Gedanke nahe, aus der Mikroskoptechnik ein Geschäft zu machen – er besaß schon als Oberstufenschüler eine eigene Softwarefirma.

Es kam der glückliche Umstand hinzu, dass Hafts Professor, der Experimentalphysiker Khaled Karrai, Mitglied eines Netzwerks für Nanotechnik ist. Es heißt Center for Nanosciences (CeNS), führt einschlägige Forschungsrichtungen zusammen – und mehr noch: Es ermuntert und unterstützt die Gründung von Firmen. Sechs Start-ups arbeiten derzeit unter seinen Fittichen; Dirk Hafts attocube gehört dazu.

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