Attophotonics applies patent series with partner

Smart materials - surface technology - biochips - nano optics - nano-design - consulting & project management

2005 STANDARD

2005 INNOVATION

Revolutionäres Elektronenstrahl-Mikroskop eröffnet der Nano-Optik an der Uni Graz neue Dimensionen

Ein Nanometer ist ein Milliardstelmeter - nur um eine Vorstellung davon zu bekommen, in welch unvorstellbare "Größen"-Ordnungen die Nanowissenschaft vordringt. Die Nano-Optik am Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz hat auf der Forschungsreise in den Nanokosmos nun einen entscheidenden Vorsprung - dank eines neuen, einzigartigen Elektronenstrahl-Mikroskops.

Im Zuge der Uni-Infrastruktur-Initiative II des österreichischen Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur hat die Karl-Franzens-Universität Graz ein Top-Gerät - Anschaffungswert 550.000 Euro - der deutschen Firma RAITH bekommen. Das "Raith 100-2", basierend auf einem Zeiss-Elektronenstrahl-Mikroskop, ist, so Ao.Univ.-Prof. Dr. Joachim Krenn, Leiter der Arbeitsgruppe Nano-Optik an der Uni Graz, ein Unikat. "Durch seine außergewöhnliche Präzision ermöglicht es die Herstellung von zwanzig Nanometer feinen Strukturen - eine absolute Spitzenleistung."

Über ein CAD-Programm am Computer bearbeiten die ForscherInnen eine hauchdünne (hundert Nanometer) Kunststoffschicht: Der Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von zwei bis drei Nanometern erzeugt in dieser Schicht die erwähnten Strukturen. Durch die Bearbeitung entsteht eine Lochmaske, auf die anschließend Silber oder Gold aufgedampft wird. Das Ergebnis ist eine Metalloberfläche mit Nanostrukturen, die als Grundlage für optische Experimente dient.

In ihrer Forschung verfolgt die Nano-Optik an der Uni Graz ein ganz besonderes Ziel, nämlich Licht in immer kleinere Strukturen "einzusperren" und zu transportieren. Kein Schildbürgerstreich, sondern erfolgreiche Grundlagenforschung. Joachim Krenn: "Vielerorts wo die Elektronik an ihre Grenzen stößt, kann die Lichttechnologie deren Aufgaben übernehmen. Eine entsprechend miniaturisierte Lichttechnologie kann aber nur mit radikal neuen Konzepten erreicht werden, wie zum Beispiel der Leitung von Licht in Nanodrähten aus Silber oder Gold anstatt in herkömmlichen Glasfasern. Diese Metalldrähte mit fünfzig, zwanzig oder zehn Nanometern Durchmesser wären fein genug, um sie als Grundlage zur Datenverarbeitung oder für kleinste Sensoren heranzuziehen. Solche stark miniaturisierten Sensoren könnten bei einer Vielzahl technischer Anwendungen, etwa in Kraftfahrzeugen, für bessere Leistung und mehr Sicherheit sorgen." Voraussetzung dafür, dass ein metallischer Nanodraht Licht transportieren könne, sei allerdings, dass seine Oberfläche die "richtigen" geometrischen Strukturen aufweist, so Krenn. Um herauszufinden, wie diese Nanostrukturen auszusehen haben, müssten viele verschiedene getestet werden, die es zunächst einmal herzustellen gelte. Dazu bedarf es einer hochsensiblen und -präzisen High-Tech-Ausstattung - je ausgefeilter die Technik, umso besser für die Forschung. Das "Raith 100-2" eröffnet den WissenschafterInnen entsprechend neue Möglichkeiten.

Es ist den ForscherInnen der Uni Graz schon gelungen, Licht in so genannten Nanoteilchen - das sind Goldpartikel von zehn bis hundert Nanometern Durchmesser - einzufangen. Je nach Form und Größe dieser Partikel erscheint das Licht in verschiedenen Farben. Joachim Krenn berichtet auch bereits von einer Anwendung der Forschungsergebnisse: "Eine Kooperation der Grazer WissenschafterInnen mit der High-Tech-Firma ATTOPHOTONICS und dem deutschen Unternehmen für Sicherheitstechnologie IDENTIF hat zur Entwicklung so genannter ,nano-optischer Siegel’ geführt, die kurz vor der Marktanwendung stehen. Bei diesen ,Siegeln’ werden die Farbeffekte der Nanoteilchen zum ,Brandsealing’ genutzt, also zur Kennzeichnung von Marken-Originalteilen, um sie fälschungssicher zu machen - vom Flugzeugersatzteil bis zur Kreditkarte." Und vielleicht werden die Erkenntnisse aus den Forschungen der Nano-Optik ja auch schon bald den GeldfälscherInnen graue Haare wachsen lassen.

2005 NL

Het Oostenrijkse hightech-biobedrijf Attophotonics heeft met nanotechnologie een melkkarton ontwikkeld dat laat weten wanneer de inhoud zuur wordt. De verpakking krijgt dan een andere kleur. Vanaf volgend jaar mogen we dus de eerste slimme melkkartons in de winkels verwachten.

Ondertussen kan je straks op café al Jupiler drinken uit flesjes met een hittegevoelig rugetiket. De naam van het biermerk verschijnt pas als het bier de ideale drinktemperatuur heeft. (CHC)

14/09/2005

2005

Current Nanoscience, 2005, 1, 3-16 3

1573-4137/05 2005 Bentham Science Publishers Ltd.

Nanocluster Optical Resonance Devices for Molecular Structure Transduction

Jakob Haglmüller2,4, Viacheslav Matyushin1, Harald Rauter2,4, Christian Mayer1, Heinz Winkler2, Georg Bauer3 and Thomas Schalkhammer*,1,2,4

1Analytical Biotechnology, Technical University of Delft,

2Institut für Biochemie und Molekulare Zellbiologie - Bionanoengineering, Vienna Biocenter, Universität Wien,

3Identif GmbH, Erlangen, Germany,

4Attophotonics Biosciences GmbH, Vienna, Austria

Abstract: Resonant enhancement of metal cluster light absorption (REA) is an effective means to set up novel nanooptical devices. The boosting of optical absorbance is achieved by a resonant four component system. A metal mirror, a polymer or glass type nano-distance layer, a reactive bio-molecule layer and a sub-monolayer of bound metal nanoclusters are employed. Decisive for these types of devices and sensors is the precise nanometric assembly that couples the local field surrounding a cluster with its mirror-dipole. Metal clusters (synthesized by chemical reduction or deposited by vacuum coating techniques), metal-dielectric shell clusters (synthesized by multiple shell deposition processes) as well as high quality tuning of the distance layer enabled us to precisely shift the readout of the device to any frequency in the visible and near IR range. Sensors show one to three narrow or broad-band reflection minima in the visible and/or infra part of the spectrum. These are tuned by adjustment of the geometric parameters of the setup.

Devices are used for detection of biorecognitive binding and monitoring structural changes of nucleic acids, proteins or analyte-recognitive polymers. The chip responds to the presence or absence of an analyte by a conformational change of the bio/polymer-transducer, thereby changing the cluster-mirror distance (or cluster distribution) and thus the optical absorbance and color of the chip. Disposable single step protein chips, DNA assays, RNA–conformation chips and polymer-artificial noses as well as complex arrays make use of the novel conformation-color transducer.

Keywords: Metal nano-clusters, resonance enhanced absorption, array, molecular conformation transducer, biochips.

2005 NANOTEC

Nanobiotechnology, IEE Proceedings-
 

Resonant nano-cluster devices

Haglmuller, J.; Rauter, H.; Bauer, G.; Pittner, F.; Schalkhammer, T.
Volume 152, Issue 2, 8 April 2005 Page(s): 53 - 63
Digital Object Identifier   10.1049/ip-nbt:20045013

Summary: The resonance-enhanced absorption (REA) by metal clusters on a surface is an effective technique on which to base bio-optical devices. A four-layer device consisting of a metal mirror, a polymer or glass-type distance layer, a biomolecule interaction layer and a sub-monolayer of biorecognitively bound metal nano-clusters is reported. Experiments indicate a strong influence of the resonator homogeneity on the absorption maximum. Layer stability plays an important role in the overall performance of the device. Techniques and optimised lab protocols to set up biochips that use the REA process in the detection are presented. The sensors show one to three narrow reflection minima in the visible and or infra-red (IR) part of the spectrum and therefore they do not suffer from the spectral limitations associated with spherical gold colloids. Metal clusters (synthesised by thermal step reduction) as well as metal- dielectric shell clusters (synthesised by various shell deposition processes) are used to precisely shift the readout of the device to any frequency in the visible and near IR range. Disposable single-step protein chips, DNA assays as well as complex biochip arrays are established that use various DNA/RNA, antigen-antibody and protein-protein interaction systems.

2005 CONFERENCE NANOWIRE

Bad Hofgastein 2005

2005 Austria Innovativ

NANO Initiative: Große Fortschritte bei kleinen Teilen

Auch in diesem Jahr werden im Rahmen der Österreichischen NANO Initiative wieder innovative Köpfe durch Ausschreibungen animiert, neue Wege in der Forschung und Produktentwicklung zu beschreiten. Über zehn Millionen Euro stehen bereit.

Mit  dem Ziel,  eine  Stärkung der Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft auf nationaler Ebene zu erwirken, die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken  und die Standortentwicklung nachhaltig zu positionieren,  wurde die  Österreichische NANO Initiative ins Leben gerufen. Sie wird unter Federführung des Bundesministeriums für  Verkehr, Innovation und  Technologie (BMVIT)  und unter Beteiligung  der Bundesministerien für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) und für Bildung, Wissenschaft und Kultur (bm:bwk) sowie des Wissenschaftsfonds (FWF) der austria wirtschaftsservice   (aws)   und   der   Bundesländer durchgeführt.  Für das  Programm-Management zeichnet die neu gegründete Österreichische  Forschungsförderungs-gesellschaft (FFG) verantwortlich.

NANO Ausschreibungen

Im Vordergrund steht – wie in allen Vorhaben der Österreichischen NANO Initiative –  die Kooperation von Industrie- und Forschungspartnern. Der Großteil der Fördermittel für 2005 steht in Programmlinie 1 für „kooperative Forschungs- und Entwicklungsprojekte in Clustern“  zwischen  Wissenschaftlern und Unternehmen zur Verfügung. Bereits 2004 konnten rund elf Millionen Euro an fünf erfolgreiche Projekt-Cluster fließen, welche mit Hilfe  internationaler  Experten   ausgewählt wurden. Die zweite Ausschreibung startet jetzt und wird zwei Monate geöffnet sein. In Ergänzung zu Cluster-Projekten können  in Programmlinie 1 darüber hinaus auch Zusatzprojekte eingereicht werden, welche an bereits  erfolgreiche  Projekt-Cluster anschließen. Im   Rahmen  der  Programmlinie  2 „Netzwerke   und   Vertrauensbildung“ werden unter anderem die Sondierung neuer  Ideen und  deren  Machbarkeit gefördert. Sondierungsmaßnahmen   werden  finanziell unterstützt, um mit der daraus resultierenden Machbarkeitsstudie die Sinnhaftigkeit eines möglichen zukünftigen FTE-Vorhabens  abschätzen  zu können. Die Projektdauer ist auf max. zwölf Monate beschränkt. Der Maxi- malwert  einer  Förderung  liegt  bei 75.000 Euro. Darüber hinaus werden Netzwerkaktivitäten und Veranstaltungen unterstützt, die über die Maßnahmen der bereits existierenden NANO-Netzwerke (NA- NONET-Styria, wINN Westösterreichische Initiative für  Nano-Netzwerke, MNA Micro@NanofabricationAustria, NSTL Nano Science and Technology Center Linz)  hinausgehen  und einen  eindeutigen Mehrwert für die NANO Initiative darstellen. Eine Einreichung in Programmlinie 2 ist  kontinuierlich  möglich.  Die eingelangten Vorhaben werden ab den jeweils folgenden Stichtagen begutachtet: 25. April, 13. Juni, 5. September und 7. November 2005. Ausschreibungsdokumente  zu  beiden Programmlinien sind im Internet unter: www.nanoinitiative.at/funding abrufbar. Die Chancen auf eine erfolgreiche Einreichung stehen sehr gut. Von den derzeit 18 eingereichten Vorhaben in der Programmlinie „Netzwerke und  Vertrauensbildung“  wurden  bereits acht zur Förderung empfohlen. Zwei befinden sich noch in der Evaluierung.

2005 Austria Innovativ 

Innovative Ideen………

Nanosensoren auf Objekten des täglichen Lebens werden dem Konsumenten durch  metallisch glänzende Farben die Entscheidung über Qualität, Zustand und Identität von Produkten leicht machen.

Dieses erfolgreiche Vorhaben im Rahmen der Österreichischen NANO Initiative wird von Attophotonics®  Biosciences GmbH einem jungen Nanobiotechnologie-Unternehmen geleitet, das sich zum Ziel gesetzt hat, Produkte des täglichen Lebens und der Gesundheitsvorsorge  aufzuwerten und  intelligent zu gestalten. Die Firma ist ein „Spin- off“ von Forschungsgruppen der Max F. Perutz Laboratories –  Universität Wien – und der TUDELFT (Niederlande) und wurde von Univ.-Prof. Thomas Schalkhammer letztes Jahr nahe dem Vienna Biocenter gegründet.

■ In nano-dünnen  Schichten können Farben  erzeugt werden,  ohne  dabei Pigmente einzusetzen. Diese Schichten sind so gestaltet, dass sie bestimmte Wellenlängen des  Lichts  reflektieren, andere  jedoch  absorbieren.  Je  nach Nanostruktur erstrahlt die Schicht in einer anderen leuchtenden Farbe. Das ist   das  Prinzip  eines  schillernden Schmetterlingsflügels – Nano-Technologie inspiriert durch die Natur. Innovative Produkte reichen von intelligenten Verpackungen, zum Beispiel einer Milchpackung, die auf einen einzigen Blick Hinweise auf Qualität und Haltbarkeit des Inhalts gibt, bis zu einer Fleischverpackung, die  darüber Auskunft  gibt, ob das  Fleisch frisch, gut abgelegen oder bereits verdorben ist.  Der Nano-Farb-Effekt ist  darüber hinaus ein  wertvolles  „Anzeigeinstrument“ in der Diagnostik. An Ort und Stelle und ohne aufwendige und teure Apparate kann eine Vielzahl von gesundheitsrelevanten        Informationen rasch und  kostengünstig –  oft direkt mit dem Auge – erfasst und quantifiziert werden.

Auch Oberflächen  von Waren  aller Art können mit  nanometrischen  Mustern versehen werden. Auf diese Ober- flächen gelegte sensorische Folien er möglichen die Nano-Muster zu lesen, indem sie den Code in ein maschinen- lesbares optisches Signal umsetzen. Eine Schicht ist dabei auf das Produkt aufgebracht, die  zweite  dient  dem Kunden oder der Kassierkraft im Supermarkt als Test für den Status (z. B. Qualität) der  Ware. Hier kooperiert Attophotonics®  Biosciences eng mit der Identif-GmbH, Erlangen.

Das  Attophotonics-Forscher-Team  hat langjährige  Erfahrung im Bereich der Biotechnologie und war in den  letzten  zehn  Jahren maßgeblich an der Entwicklung der Nanotechnologie  in Österreich beteiligt. Durch Mittel  der NANO Initiative  kann  Attophotonics Biosciences    den Entwicklungsprozeß  nun  be- schleunigen und da- bei die Kooperation mit den  Universitäten  weiter ausbauen.   In  Zusammenarbeit mit der Identif GmbH wird Attophotonics Biosciences noch in diesem Jahr einen signalverstärkenden Biochip am Weltmarkt platzieren, der bestehende Chips  in  der Empfindlichkeit um das 20- bis 40-fache übertrifft.………

Nähere Infos  zur NANO Initiative: Margit Haas, FFG Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft  GmbH, Canovagasse  7,   1010  Wien,  Tel. (+43 1) 05 77 55-3202, E-Mail: margit.haas@ffg.at; Internet:    www.ffg.at, Ausschreibungsinfos: www.nanoforum.at oder www.nanoinitiative.at    

2005 IDW - Karl-Franzens-Universität Graz

Ein Nanometer ist ein Milliardstelmeter - nur um eine Vorstellung davon zu bekommen, in welch unvorstellbare "Größen"-Ordnungen die Nanowissenschaft vordringt. Die Nano-Optik am Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz hat auf der Forschungsreise in den Nanokosmos nun einen entscheidenden Vorsprung - dank eines neuen, einzigartigen Elektronenstrahl-Mikroskops.

Im Zuge der Uni-Infrastruktur-Initiative II des österreichischen Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur hat die Karl-Franzens-Universität Graz ein Top-Gerät - Anschaffungswert 550.000 Euro - der deutschen Firma RAITH bekommen. Das "Raith 100-2", basierend auf einem Zeiss-Elektronenstrahl-Mikroskop, ist, so Ao.Univ.-Prof. Dr. Joachim Krenn, Leiter der Arbeitsgruppe Nano-Optik an der Uni Graz, ein Unikat. "Durch seine außergewöhnliche Präzision ermöglicht es die Herstellung von zwanzig Nanometer feinen Strukturen - eine absolute Spitzenleistung."

Über ein CAD-Programm am Computer bearbeiten die ForscherInnen eine hauchdünne (hundert Nanometer) Kunststoffschicht: Der Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von zwei bis drei Nanometern erzeugt in dieser Schicht die erwähnten Strukturen. Durch die Bearbeitung entsteht eine Lochmaske, auf die anschließend Silber oder Gold aufgedampft wird. Das Ergebnis ist eine Metalloberfläche mit Nanostrukturen, die als Grundlage für optische Experimente dient.

In ihrer Forschung verfolgt die Nano-Optik an der Uni Graz ein ganz besonderes Ziel, nämlich Licht in immer kleinere Strukturen "einzusperren" und zu transportieren. Kein Schildbürgerstreich, sondern erfolgreiche Grundlagenforschung. Joachim Krenn: "Vielerorts wo die Elektronik an ihre Grenzen stößt, kann die Lichttechnologie deren Aufgaben übernehmen. Eine entsprechend miniaturisierte Lichttechnologie kann aber nur mit radikal neuen Konzepten erreicht werden, wie zum Beispiel der Leitung von Licht in Nanodrähten aus Silber oder Gold anstatt in herkömmlichen Glasfasern. Diese Metalldrähte mit fünfzig, zwanzig oder zehn Nanometern Durchmesser wären fein genug, um sie als Grundlage zur Datenverarbeitung oder für kleinste Sensoren heranzuziehen. Solche stark miniaturisierten Sensoren könnten bei einer Vielzahl technischer Anwendungen, etwa in Kraftfahrzeugen, für bessere Leistung und mehr Sicherheit sorgen."

Voraussetzung dafür, dass ein metallischer Nanodraht Licht transportieren könne, sei allerdings, dass seine Oberfläche die "richtigen" geometrischen Strukturen aufweist, so Krenn. Um herauszufinden, wie diese Nanostrukturen auszusehen haben, müssten viele verschiedene getestet werden, die es zunächst einmal herzustellen gelte. Dazu bedarf es einer hochsensiblen und -präzisen High-Tech-Ausstattung - je ausgefeilter die Technik, umso besser für die Forschung. Das "Raith 100-2" eröffnet den WissenschafterInnen entsprechend neue Möglichkeiten.

Es ist den ForscherInnen der Uni Graz schon gelungen, Licht in so genannten Nanoteilchen - das sind Goldpartikel von zehn bis hundert Nanometern Durchmesser - einzufangen. Je nach Form und Größe dieser Partikel erscheint das Licht in verschiedenen Farben. Joachim Krenn berichtet auch bereits von einer Anwendung der Forschungsergebnisse: "Eine Kooperation der Grazer WissenschafterInnen mit der Wiener High-Tech-Firma ATTOPHOTONICS und dem deutschen Unternehmen für Sicherheitstechnologie IDENTIF hat zur Entwicklung so genannter ,nano-optischer Siegel' geführt, die kurz vor der Marktanwendung stehen. Bei diesen ,Siegeln' werden die Farbeffekte der Nanoteilchen zum ,Brandsealing' genutzt, also zur Kennzeichnung von Marken-Originalteilen, um sie fälschungssicher zu machen - vom Flugzeugersatzteil bis zur Kreditkarte." Und vielleicht werden die Erkenntnisse aus den Forschungen der Nano-Optik ja auch schon bald den GeldfälscherInnen graue Haare wachsen lassen.

economyaustria.at/?url=/?id=2171874

Neue Farbe, wenn die Milch sauer wird

Österreichisches Unternehmen lässt Verpackungen zum Konsumenten "sprechen"
Wer wünscht sich das nicht: Milch, die man nicht erst nach einem angewiderten Kosten oder dem berühmten Flocken im Kaffee als sauer erkennt. Wie das gehen soll? Ganz einfach: mit einem Label am Milchpackerl, das zum Beispiel grün gefärbt ist und, wenn Gefahr im Verzug ist, sich rot verfärbt. Das Material des Labels wird mithilfe der Nanotechnologie derart strukturiert, dass es auf bestimmte Eigenschaften des Verpackungsinhalts mit Verfärbung reagiert.
Die Rede ist von einer Technologieentwicklung des österreichischen Unternehmens Attophotonics, die im Rahmen der österreichischen Nano-Initiative der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) nun gefördert wurde. Die Firma ist ein Spin-off von Forschungsgruppen der Max F. Perutz Laboratories der Universität Wien und der niederländischen Technik-Universität Tu Delft und wurde von Thomas Schalkhammer im Jahr 2004 nahe dem Vienna Biocenter gegründet.
Weltweite Rechte
Schalkhammer betont, dass mehrere Patente dem Unternehmen die weltweiten Exklusivrechte an der Technologie geben. Er versichert auch, dass keinerlei chemische Zusätze in das Produkt gegeben wurden, um den Effekt zu erzielen.
Die Technologie sei selbstverständlich im gesamten Lebensmittel-Kühlbereich verwendbar, weshalb er die Marktchancen ab 2006 als enorm bezeichnet - bis dahin will er die Entwicklung so weit haben, dass sie im Handel benützbar ist. "Jeder Konsument möchte Lebensmittel, die ihm im Bedarfsfall mitteilen, wenn sie nicht mehr genießbar sind."
Ob das nun mittels Label oder gar mithilfe einer sich zur Gänze verfärbenden Packung geschehen soll. Neue Technologien kosten Geld, neues Service auch - die notwendigen Teuerungen im Handel sieht Schalkhammer nicht als Problem: "Die werden sich im einstelligen Centbereich bewegen."
Anwendungsmöglichkeiten sieht der Wissenschafter auch in anderen Bereichen: Überall dort, wo Stoffe eindeutig identifiziert werden müssen, könnte man auf die Entwicklung von Attophotonics zurückgreifen. Das könnte in der Diagnostik (Drogentests, Schwangerschaftstests) ebenso sein wie in der Pharmaindustrie, wo auch kein Zweifel über den richtigen Inhalt in der Packung aufkommen darf. 
 

2004 E-BEAM

Revolutionäres Elektronenstrahl-Mikroskop eröffnet der Nano-Optik an der Uni Graz neue Dimensionen 

Graz (idw) - Ein Nanometer ist ein Milliardstelmeter - nur um eine Vorstellung davon zu bekommen, in welch unvorstellbare "Größen"-Ordnungen die Nanowissenschaft vordringt. Die Nano-Optik am Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz hat auf der Forschungsreise in den Nanokosmos nun einen entscheidenden Vorsprung - dank eines neuen, einzigartigen Elektronenstrahl-Mikroskops….

Über ein CAD-Programm am Computer bearbeiten die ForscherInnen eine hauchdünne (hundert Nanometer) Kunststoffschicht: Der Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von zwei bis drei Nanometern erzeugt in dieser Schicht die erwähnten Strukturen. Durch die Bearbeitung entsteht eine Lochmaske, auf die anschließend Silber oder Gold aufgedampft wird. Das Ergebnis ist eine Metalloberfläche mit Nanostrukturen, die als Grundlage für optische Experimente dient.

In ihrer Forschung verfolgt die Nano-Optik an der Uni Graz ein ganz besonderes Ziel, nämlich Licht in immer kleinere Strukturen "einzusperren" und zu transportieren. Kein Schildbürgerstreich, sondern erfolgreiche Grundlagenforschung. Joachim Krenn: "Vielerorts wo die Elektronik an ihre Grenzen stößt, kann die Lichttechnologie deren Aufgaben übernehmen. Eine entsprechend miniaturisierte Lichttechnologie kann aber nur mit radikal neuen Konzepten erreicht werden, wie zum Beispiel der Leitung von Licht in Nanodrähten aus Silber oder Gold anstatt in herkömmlichen Glasfasern. Diese Metalldrähte mit fünfzig, zwanzig oder zehn Nanometern Durchmesser wären fein genug, um sie als Grundlage zur Datenverarbeitung oder für kleinste Sensoren heranzuziehen. Solche stark miniaturisierten Sensoren könnten bei einer Vielzahl technischer Anwendungen, etwa in Kraftfahrzeugen, für bessere Leistung und mehr Sicherheit sorgen." Voraussetzung dafür, dass ein metallischer Nanodraht Licht transportieren könne, sei allerdings, dass seine Oberfläche die "richtigen" geometrischen Strukturen aufweist, so Krenn. Um herauszufinden, wie diese Nanostrukturen auszusehen haben, müssten viele verschiedene getestet werden, die es zunächst einmal herzustellen gelte. Dazu bedarf es einer hochsensiblen und -präzisen High-Tech-Ausstattung - je ausgefeilter die Technik, umso besser für die Forschung. Das "Raith 100-2" eröffnet den WissenschafterInnen entsprechend neue Möglichkeiten.

Es ist den ForscherInnen der Uni Graz schon gelungen, Licht in so genannten Nanoteilchen - das sind Goldpartikel von zehn bis hundert Nanometern Durchmesser - einzufangen. Je nach Form und Größe dieser Partikel erscheint das Licht in verschiedenen Farben. Joachim Krenn berichtet auch bereits von einer Anwendung der Forschungsergebnisse: "Eine Kooperation der Grazer WissenschafterInnen mit der High- Tech-Firma ATTOPHOTONICS und dem deutschen Unternehmen für Sicherheitstechnologie IDENTIF hat zur Entwicklung so genannter ,nano- optischer Siegel' geführt, die kurz vor der Marktanwendung stehen. Bei diesen ,Siegeln' werden die Farbeffekte der Nanoteilchen zum ,Brandsealing' genutzt, also zur Kennzeichnung von Marken- Originalteilen, um sie fälschungssicher zu machen - vom Flugzeugersatzteil bis zur Kreditkarte." Und vielleicht werden die Erkenntnisse aus den Forschungen der Nano-Optik ja auch schon bald den GeldfälscherInnen graue Haare wachsen lassen.

2004 AUSTRIA WIRTSCHAFTSSERVICE

2004 ARRIVA.DE

Geldfälscher ausgetrickst

wien(SN, APA).Mehr Sicherheit für unsere Euro- und andere Geldscheine versprechen Nano-Technologen. Hauchdünne, farbige Schichten könnten den Geldfälschern jedenfalls auf einige Zeit die Arbeit erheblich erschweren. Das berichtete Thomas Schalkhammer, Professor an den Universitäten Wien und Delft, sowie Geschäftsführer der Firma Attophotonics Bioscience.

Durch Nano-Technologie - sie befasst sich mit Teilchen im Bereich von Nanometern, also Millionstelmillimetern - ist es unter anderem möglich, Atome gezielt in einem Verband anzuordnen.

In hauchdünnen Schichten können Farben erzeugt werden, ohne Pigmente einzusetzen. Die Schichten werden so gestaltet, dass sie bestimmte Wellenlängen des Lichts reflektieren, andere absorbieren. Je nach einfallendem Licht erstrahlt die Schicht in einer anderen Farbe. Das ist das Prinzip eines schillernden Schmetterlingsflügels. In der Nano-Technologie inspiriert die Natur die Forschung.

Weiters können zwei Folien aufeinander maßgeschneidert werden. Werden sie aneinander gelegt, erstrahlen sie in einerbestimmten Farbe. Eine Schicht würde dann beispielsweise auf einen Geldschein aufgebracht, die zweite dient etwa einem Kassier im Supermarkt als Test für die Echtheit des Schein
Das Spiel mit Licht und Farbe ist aber nur eines von zahlreichen, Erfolg versprechenden Konzepten der Nano-Technologie, die teilweise auch schon Eingang in die Produktionshallen gefunden haben.
 

WELT - WISSENSCHAFT

PHOTONICS WEST USA

Nanometals Put a Big Punch in Lab-on-Chip Performance

Just a few years after the close of the human genome project, the data, coupled with fluorescence microscopy, has resulted in new cancer drugs and treatments for a host of common diseases. Medical and pharmaceutical researchers anticipate that these advances are only the beginning of new, disease-specific drug treatments. It's not an easy path, though. While a greater understanding of human genetic makeup may assist pharmaceutical discovery, developing the perfect drug may require millions of experiments to determine just the right chemical compound. Nanometal-enhanced fluorescence (NanoMEF), a technique conceived of in the 1980s and realized in the past few years, could aid in significantly reducing drug discovery costs, leading to successful biochips that can evaluate new drugs for pennies on the dollar compared to today's devices.
The goal for drug discovery is to increase the number of tests run on each biochip while maintaining a sufficiently strong fluorescence signal from each test spot on the chip. The small size of the reactive spots on biochips necessitates small chemical samples, however, which means fewer chemical sensors and associated fluorophores. The result is a weak optical signal. NanoMEF may provide an answer, though. Thin films of 5- to 10-nm-diameter silver nanoparticles can boost the fluorescence emission of three common chemical probes by up to 50 times, says Henryk Szmacinski, principal scientist for microimaging engineering development company Microcosm Inc. (Columbia, MD). He reported on results for fluorescein, the pH probe SNAFL2, and the calcium probe, Calcium Green, at Photonics West (San Jose, CA; January 24-30; paper #5318-13).
Szmacinski first created a layer of silver nanoparticles of varying sizes on a series of glass and silicon substrates using wet-chemical deposition and vacuum deposition techniques. Wet-chemical techniques created silver nanoparticles of varying sizes with an average diameter of 60 nm, while vacuum deposition created particles with diameters ranging from 5 to 100 nm. The substrates were then exposed to BSA-biotin and then avidin from Aldrich/Sigma (St. Louis, MO). These chemicals provide a binding location for fluorescein-4-biotin. The pH and calcium probes were immobilized on the substrates via dextran to keep the probes at least 3 nm from the surface of the silver nanoparticles—any closer and the nanoparticles quench the fluorophores rather than enhancing them.
When the silver and chemical probes were excited by the argon-ion laser in a laser-scanning microscope (Zeiss; Oberkochen, Germany) fitted with the appropriate band-pass and long-pass filters, Szmacinski observed a 50-fold increase in fluorescence emission of a fluorescein dye, a 48.8-fold increase of SNAFL2-dextran for pH sensing, and a 10- to 20-fold increase in intensity from Calcium Green-dextran. It has been determined that the enhancement factor is related to the distance between the fluorescent molecule and the nanometal island surface.
"The increases observed here were not measured at the optimum distance, so considerably greater enhancement is possible," says Szmacinski. "When excitation light is absorbed by metallic nanoparticles, it creates a high local electric field. When the fluorophore is placed in that field, its properties are changed so it absorbs more light and is more efficient in emission." The benefits are higher quantum yield and shorter fluorescence lifetimes, as well as greater fluorophore photostability, and therefore longer lifetime.
NanoMEF offers new possibilities for biochips, says Thomas Schalkhammer at the Technische Universiteit Delft (Delft,Netherlands). According to Schalkhammer, NanoMEF, combined with inexpensive light sources and CCD sensors, could provide functionality similar to that of expensive automated assay machines at greatly decreased instrument cost and almost no increase in the biochip price.   —Winn Hardin