Lithographie

Modelsysteme helfen physikalisch komplexe Sachverhalte zu vereinfachen und sind daher ein integraler Bestandteil in der täglichen Forschung. Lithographisch hergestellte Mikrokanäle sind ein sehr anschauliches Beispiel für derartige Modellsysteme, mit denen verschiedenste Eigenschaften von Fluiden sowie der Einfluss der Kanalgeometrie auf diese Eigenschaften untersucht werden.

Im Mittelpunkt unseres Interesses steht dabei das Strömungsverhalten von Fluiden (laminar oder turbulent), der Transport von Objekten (zum Beispiel rote Blutkörperchen) in diesen Strömungen sowie den darin auftretenden Scherkräften. Für diese Zwecke verwenden wir vorwiegend einfache Kanalgeometrien, um künstliche Gefäße (siehe .bio) nachzubilden. Darüber hinaus erzeugen wir aber auch komplexere künstliche Labyrinthstrukturen und beobachten das Verhalten von Bakterien auf der Suche nach einer Nahrungsquelle (siehe .bio). Mikrokanäle finden ebenfalls Verwendung, um Objekte aus diesen Strömungen zu entfernen oder auch wieder hinzuzufügen und diese gezielt zu manipulieren (stoppen, trennen oder sortieren), um deren Verhalten und Eigenschaften zu untersuchen.

Für all diese Anwendungen wird ein flexibles Verfahren zur Herstellung benötigt bei der die Geometrie der Mikrokanäle mit Hilfe eines Lichtmodulators (SLM) bestimmt wird, der die Amplitude des eingestrahlten Lichtfeldes räumlich moduliert. Hierdurch können beliebig geformte zweidimensionale Strukturen durch die Belichtung eines SU8-Layers erzeugt werden. Die ausschließlich in den belichteten Arealen aktivierten Säuren führen über eine anschließende thermische Behandlung zum Aushärten des SU8. Durch Abformung werden die im Negativ enthaltenen topographischen Informationen in das eigentliche Trägermaterial aus polydimethylsiloxan (PDMS) übertragen. PDMS ist ein transparentes, biokompatibles und preiswertes Material, welches die Strukturen des SU8-Negativs sehr gut abbildet, wodurch wir Strukturgrößen von bis zu 8 µm erreichen.