Von Gero von Randow

Jedes Institut für Mikromechanik hat seinen Videofilm, in dem etwas schnurrt oder auf- und abhüpft", meint Professor Wolf gang Menz, Leiter des Instituts für Mikrosystemtechnik (IMT) im Kernforschungszentrum Karlsruhe. Vor wenigen Monaten präsentierte sein Institut mit großem Presseecho ein haarkleines Turbinchen, dessen Zahnkranz einen Durchmesser von 0,13 Millimetern hatte. "Zugegeben, das war Reklame", räumt der Physiker ein. Denn niemand plant im Ernst, das Dingelchen irgendwo einzubauen.

Der Rummel um die Mikrotechnik wird auch den Fachleuten mittlerweile etwas unheimlich. "Manche Leute glauben jetzt, wir würden Miniaturausgaben gängiger Maschinen zusammensetzen und demnächst den Mikroroboter bauen, der in die Blutbahn injiziert wird und chirurgische Eingriffe vornimmt. Die wirklichen Fortschritte werden gar nicht mehr wahrgenommen", sagt Menz. Ähnliches befürchtet auch Professor Mehran Mehregany, der an der Case-Western-Reserve-Universität in Cleveland (Ohio, USA) eine vielbestaunte Mikroturbine entwickelt hat: "Das Wecken falscher und übertriebener Hoffnungen könnte zu späteren Rückschlägen in der öffentlichen Unterstützung unserer Forschung führen", warnt er.

Derzeit fließen die Mittel in den Industriestaaten noch reichlich. Allein das Bonner Forschungsministerium BMFT hat im vergangenen Jahr 113 Millionen Mark in die Entwicklung dieser Zukunftstechnik investiert, Nordrhein-Westfalen unterstützt ein Zentrum für Mikrosystemtechnik in Dortmund mit 30 Millionen Mark. Die Universität Freiburg hat einen eigenen Fachbereich mit fünfzehn neuen Lehrstühlen aufgebaut, bundesweit errichten Technische Hochschulen und Fachhochschulen Studienschwerpunkte in dieser Technik. Deren Ziel ist der Bau miniaturisierter Produkte, die nicht nur eigenständig Daten erfassen (mit Sensoren), sondern diese Messungen mit einer intelligenten Logik auswerten (Chip) und obendrein auch noch, je nach Ergebnis, sofort reagieren können (durch sogenannte Aktoren).

"Sensoren entsprechen den menschlichen Sinnen, die Signalverarbeitung dem Gehirn und Aktoren den Gliedmaßen", schrieb das BMFT kürzlich in einer Pressemitteilung. Kommen also doch die intelligenten Heinzelmännchen, die "auf individuelle Anwenderwünsche" zugeschnitten werden können? Sie sollen vor allem der mittelständischen Industrie Wettbewerbsvorteile bringen. Doch noch steckt die Mikrosystemtechnik in den Kinderschuhen, das meiste ist Grundlagenforschung, so auch die mechanische Mikroturbine. Das IMT in Karlsruhe, das international Anerkennung genießt, hat allerdings auch anwendungsreife Produkte vorzuweisen, zum Beispiel optische Filter höchster Präzision. Solche Filter sollen in zwei Jahren mit dem Infrarot-Weltraum-Observatorium Iso der europäischen Weltraumagentur Esa ins All starten. Sie stecken in einem Infrarot-Photometer, das die Intensität der Wärmestrahlung in bestimmten Wellenbereichen mißt. Die wertvollen Stücke bestehen aus Kupferfolien, die dünnste ist nur ein Hauch von zwei Mikrometern (Mikron), also zwei tausendstel Millimeter dick. Die feinen Folien sind mit kreuzförmigen Schlitzen übersät; ein Kreuzbalken ist 18,5 Mikrometer lang und drei Mikrometer breit, die Abstände zwischen den Kreuzenden betragen eineinhalb Mikrometer.

Die Karlsruher arbeiten in einem Gebäude, das ursprünglich der Konstruktion von Großanlagen für die Anreicherung von Uran diente. Hierfür waren extrem feine Trenndüsen vonnöten. Deshalb begann Anfang der achtziger Jahre eine Forschungsgruppe um Professor Werner Ehrfeldt mit der Entwicklung des Verfahrens, das heute unter dem Namen "Liga" von fast allen Labors benutzt wird, die metallische Mikrostrukturen herstellen.

Produktionsverfahren der Mikroelektronik zu nutzen, das war die Grundidee. Die Technik ähnelt der Photographie und verläuft, grob skizziert, in vier Phasen: Erstens Schaltungsentwurf am Bildschirm. Zweitens Ubertragen des Schaltbilds auf eine Belichtungsmaske. Drittens Belichten einer Siliziumscheibe, die mit einem lichtempfindlichen Film (dem sogenannten Resist) überzogen ist. Viertens Entfernen der belichteten (oder der unbelichteten) Teile des Films. Nun trägt die Siliziumscheibe ein Abbild der Schaltung und kann selektiv weiterverarbeitet werden.