Wie bei Star Trek: Optischer Traktorstrahl kann die Elektrotechnik revolutionieren

Ohne automatische Fertigung gäbe es keine Smartphones und keine Computer – und auch eine Menge anderer elektronische Bauteile könnten nicht oder nur sehr schwer gefertigt werden. Automatische Prozesse sind eine große Hilfe bei der Herstellung elektronischer Komponenten. Ein internationales Forscherteam hat eine Methode entwickelt, mit der sich elektronische Bauteile nur mit Hilfe von Lichtstrahlen zusammensetzen lassen.

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Fast wie bei Star Trek

Das Geheimnis hinter der Methode heißt optische Fallen. Forscher benutzen diese, um kleine Objekte in einer Flüssigkeit zu manipulieren. Damit haben optische Fallen ohne Frage eine Existenzberechtigung in der automatisierten Fertigung. Allerdings geht das Entfernen der Flüssigkeit in der Regel damit einher, dass die Struktur zerstört wird, die vorher erschaffen wurde. Eine Herangehensweise namens „optoelektronische Pinzette“ könnte eine Lösung sein.

Der Fortschritt mit dieser neuen Technologie ist sogar so groß, dass die Forscher ihre optoelektronische Pinzette mit der Traktorstrahl-Technologie aus der Serie Star Trek vergleichen: „The forces formed by these optoelectronic tweezers have been compared to Star Trek-like tractor beams that can move objects through a medium with nothing touching them. This conjures up images of assembly lines with no robotic arms. Instead, discrete components assemble themselves almost magically as they are guided by the patterns of light“, so Steven Neale, der die Micromanipulation Research Group der University of Glasgow leitet, in einer Pressemitteilung.

Forscher konnten die Methode bereits demonstrieren

Das Team demonstrierte die Technologie, indem es mit Hilfe der optoelektronischen Falle ein Muster mit Lotperlen legte, die Flüssigkeit entfernte und die Perlen dann zusammenfügte, um elektrische Verbindungen zu schaffen. So gelang es den Forschern zu zeigen, wie ihre Technologie in der elektronischen Fertigung zum Einsatz kommen könnte. Theoretisch wäre es möglich, so 10.000 Perlen auf einmal zu manipulieren.

Der Schlüssel zum Erfolg der Forscher war die Idee, die Flüssigkeit vor dem Entfernen niedrigen Temperaturen auszusetzen, um sie so schockzugefrieren. Danach wird der Umgebungsdruck so verringert, dass die Flüssigkeit direkt vom Fest- in den Gaszustand übergeht. So wird die neu geschaffene Struktur nicht beschädigt.

Revolution der feinelektronischen Fertigung

Das Team untersucht nun, wie die neu entwickelte Methode in der Industrie eingesetzt werden kann. Die optoelektronische Pinzette wird zusammen mit der Schockfrost-Methode in einen Prozess integriert. Außerdem entwickeln die Forscher eine Software, die den Prozess steuern soll.

„We are now using a computer to generate the light pattern to move the beads, but we are working on an app that would allow a tablet or smart phone to be used instead. This could allow someone to sit away from the system and use their finger to control the movements of the particles, for example“, erklärt Shuailong Zhang, der die Schockfrost-Technologie entwickelt hat.

Die Forscher hoffen, mit ihrer Methode die Herstellungsprozesse in der Feinelektronik nahezu revolutionieren zu können. Ob das gelingt bleibt jedoch abzuwarten.

via University of Glasgow