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Multiphotonen-Polymerisation zur Erstellung fluidischer 3D Mikrostrukturen

Multiphotonen-Polymerisation

 

Kurzfassung

Wir nutzen die Technologie der Multiphotonen-Polymerisation zur Erstellung komplexer drei-dimensionaler Mikrostrukturen in Photopolymeren. Die hohe Schreibgeschwindkeit moderner Geräte erlaubt dabei ein Prozessierung auf Waferebene. In diesem Projekt werden neuartige mikrofluidische Elemente entworfen und hergestellt, die direkt in Mikrokanäle geschrieben werden können, so z.B. Filter, Mischer, Ventile, oder auch optofluidische Komponenten.

 

Projektbeschreibung

Die 3D Laserlithographie mittels Multiphotonen-Polymerisation basiert auf dem Prozess der Zweiphotonenabsorption, bei dem bestimmte Moleküle durch die gleichzeitige Absorption von Photonen mit niedriger Energie angeregt werden können. Dieser nichtlineare Prozess kann mit Hilfe von Femtosekundenlasern so technisch umgesetzt werden, dass die Photonendichte nur in einem Volumen kleiner als die Breite des Laserstrahls für die simultane Absorption hoch genug ist. Während die direkte Einphotonenabsorption, genutzt in der Standardlithographie, alle Moleküle entlang des gesamten Strahlenganges anregt, können dabei Volumina mit Durchmessern kleiner als ein Mikrometer polymerisiert werden. Diese 3D-Technologie verknüpft damit die Strukturbreiten von 3D-Druck bis planare Mikrofertigung.

Der Fokus unserer Forschung liegt insbesondere auf dem Druck und der Integration von dreidimensionalen mikrofluidischen Strukturen innerhalb eines Kanals oder einer Kammer. Als erste Varianten haben wir eine Siebstruktur für Partikel und Zellen mit Öffnungen von wenigen Mikrometern realisiert (a), sowie mikrofluidische Wechselmischer, bei denen ein laminarer Fluss aus zwei Phasen durch vielfaches Wechseln von Ein- und Auslässen zu einem Fluss mit mehreren Grenzflächen überführt wird (b). Weitere aktuelle Arbeiten befassen sich mit dem Schreiben optofluidischer Komponenten wie Linsen und beweglicher Elemente wie Ventile.

 

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. M. Vellekoop 
IMSAS, NW1, Raum O2140
Tel.: +49 421 218 62604
E-mail: mvellekoopprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de

 

Für dieses Projekt wurde 2017 ein Nanoscribe Photonic Professional GT beschafft, teilweise finanziert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Förderprogramms „Forschungsgroßgeräte“ nach Art.91b GG (GZ: INST 144/395-1 FUGG).

Ausgewählte Veröffentlichungen:

M. Oellers, F. Bunge, F. Lucklum, P.P. Vinayaka, C. Habben, M. Kirsch, S. van den Driesche, and M. J. Vellekoop, “Microfluidic swap structure to enhance on-chip liquid mixing”, IEEE SENSORS (2017). DOI:10.1109/ICSENS.2017.8234445

 

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Aktualisiert von: L. Reichel