Von Gregor Honsel
Auf ähnliche Weise lässt sich auch eine transparente und kratzfeste Schutzschicht aus Kohlenstoff erzeugen ("Diamondlike carbon", DLC). Ausgangsstoff ist hier das Schweißgas Acetylen (C2H2), das im Plasma zum Radikal C2H zerlegt wird. Diese Radikale haben ein gutes Haftvermögen und bilden ein unregelmäßiges Kohlenwasserstoffnetz auf der zu beschichtenden Oberfläche. Durch intensiven Ionenbeschuss wird ein Teil der verbliebenen Wasserstoff-Atome ausgetrieben, und zurück bleibt eine reine und regelmäßige Oberfläche aus diamantartigem Kohlenstoff. Solche Schichten sitzen auf CDs oder im Inneren von Common-Rail-Dieseleinspritzpumpen. Plasma-Professor Winter bezeichnet DLC-Beschichtungen zudem als "erste Wahl für Implantate – die Schicht ist extrem widerstandsfähig, ultraglatt und biokompatibel".
Damit eine Beschichtung auch hält, muss sie chemisch an den Träger gebunden werden. Das Plasma öffnet dabei Bindungen des Trägermaterials, sodass die Beschichtungs-Moleküle andocken können. "Bei Titan und Kohlenstoff funktioniert das gut, weil Titan-Karbid chemisch schön stabil ist. Bei Nickel-Titan oder Kupfer geht das aber nicht, da muss man zuerst eine Zwischenschicht auftragen, bevor man mit der eigentlichen Beschichtung loslegen kann", erklärt Winter. Diese Methode ist auch für die Gewebezüchtung ("Tissue Engineering") bedeutsam, bei der einer Oberfläche Atome aufgepfropft werden, die das Andocken von organischen Molekülen ermöglichen.
Bei hinreichend hohem Gasdruck fügen sich radikalisierte Monomere schon im Gas und nicht erst auf der Oberfläche zu Ketten zusammen. Da sie elektrisch negativ geladen sind, stoßen sie einander ab und verklumpen nicht. Die Folge: Alle Ketten wachsen mit dem gleichen Tempo. So lassen sich maßgeschneiderte Nanopartikel züchten. "Nun überzieht man sie noch mit einer Schicht von Palladium-Atomen, und schon haben wir einen extrem wirksamen Katalysator. Das wird noch Furore machen", prophezeit Winter.
Plasma wird längst im industriellen Maßstab angewendet. Dank großer Produktionsstraßen kostet etwa die Plasma-Beschichtung von Fensterglas heute nur noch rund einen Euro pro Quadratmeter. Standard ist der Einsatz von Plasma auch in der Halbleiterindustrie – "kein Pentium ohne Plasma", sagt Winter. Jeder Mikrochip muss einige Dutzend Plasmaprozesse wie das Abtragen von Fotolack oder das Ätzen von feinen Strukturen über sich ergehen lassen. Denn anders als Säure hinterläuft Plasma keine Masken und kann so präzisere Strukturen ätzen. Zudem hinterlässt es keine Rückstände, die aufwendig entsorgt werden müssten. Dank dieses Aspekts kann Plasma mittlerweile auch der galvanischen Beschichtung Konkurrenz machen.
So berichtet Volker Kirchhoff vom Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik in Dresden, dass sich Unternehmen bis nach China dafür interessieren, aus Umweltgründen Galvanik durch Plasmaverfahren zu ersetzen.
Auch in der Gesundheitstechnik spielt Plasma eine immer größere Rolle. So eignet sich Plasma gut zur materialschonenden Sterilisation. Eine weitere mögliche Anwendung ist ein Plasma-Skalpell, das zwischen Hautkrebs und gesunden Zellen differenzieren kann. "Viele Kollegen glauben, dass das die Medizin ähnlich verändern könnte wie das Laser-Skalpell", sagt Winter. Das sei aber noch Zukunftsmusik: "Die Wechselwirkung von Plasma und lebenden Zellen ist noch nicht genug erforscht." Die Leipziger Wissenschaftler Stefan Rupf und Axel Schindler haben aber bereits eine Art Plasma-Bohrer entwickelt, der nur Karies- und Parodontitis-Verursacher angreift, nicht aber Zähne und gesundes Zahnfleisch.
Noch tiefer in den Kinderschuhen stecken die Plasma-Anwendungen in der Luftfahrt. Hier sind zwei weitere ungewöhnliche Eigenschaften von Interesse: Plasma beeinflusst die Luftströmung in seiner Umgebung, und es absorbiert elektromagnetische Wellen. Mit Hilfe des ersten Effekts lassen sich Ruder und Landeklappen ohne mechanische Teile bauen ("Plasma Flaps"). Und der zweite ("Plasma Stealth") macht Flugzeuge unsichtbar für Radar.
© Technology Review, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover
Auf anderen Social Networks posten:
HilfeLassen Sie sich mit kostenlosen Diensten auf dem Laufenden halten:
| alles aus der Rubrik Wissenschaft | Twitter | RSS |
| alles aus der Rubrik Mensch | RSS |
© SPIEGEL ONLINE 2007
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH
Wetter
