Trägheitssensor aus Nanodrähten und Magnetowiderstand

01.05.2007 - 30.04.2010
Forschungsförderungsprojekt
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen Trägheitssensors durch Kombination verschiedener nanoskaliger Komponenten: selbstorganisierende Nanodrähte, magnetische Nanopartikel sowie magnetoresistive (GMR und TMR) Dünnschichtdetektoren. Der vorgeschlagene biomimetische Sensor ist in seinem Aufbau dem menschlichen Innenohr nachempfunden und kann dadurch den Hörprozess nachahmen: ähnlich wie bei den Cilien dienen mechanische Schwingungen von Nanodrähten als Auslöser von elektrischen Signalen in integrierten Detektoren. Das Prinzip beruht auf selbstorganisierten Nanodrähten, welche kontrolliert auf spezifischen Substraten gewachsen werden und an ihren freien Enden ferromagnetische oder paramagnetische Nanoteilchen tragen. Die Positionierung der magnetischen Nanoteilchen geschieht entweder auch selbstorganisierend über die Verwendung ferromagnetischer Wachstumskeimlinge oder durch anschließendes chemisches Anbinden oder durch lithographische Strukturierung von aufgebrachtem Material. Das magnetische Streufeld der Nanoteilchen wird mit integrierten magnetoresistiven Detektoren gemessen. Eine extern verursachte mechanische Auslenkung des Nanodrahtes erzeugt eine Veränderung der Streufeldwirkung und dadurch des Detektorsignals. Projektziel ist die Entwicklung und Herstellung von Demonstratoren von Trägheitssensoren. Dies beinhaltet das reproduzierbare und kontrollierte Wachstum von Nanodrähten, das Anbringen von magnetischen Nanoteilchen an den Nanodrähten sowie die Optimierung der magnetoresistiven Dünnschichtdetektoren. Mikromagnetische Modellierungsrechnungen dienen dem Verständnis des Sensorverhaltens. Der Aufbau des vorgeschlagenen Sensors ist vergleichsweise einfach und kann dadurch wirtschaftlich wettbewerbsfähig umgesetzt werden. Darüber hinaus bietet diese Sensorplattform die Möglichkeit jede Art von Bewegung durch die Wahl der optimalen Sensorgeometrie detektieren zu können. Dies ermöglicht den Einsatz als akustischen Sensor oder als ¿Mikrophon¿ im kHz und MHz Bereich. Die Resonanzfrequenz der Nanodrähte kann dabei durch den Durchmesser beziehungsweise durch die Länge voreingestellt werden. Eine weitere vielversprechende Anwendung des Sensors ist die hochsensitive Detektion von Biomolekülen, die an den Nanodrähten anbinden, sowie als Strömungssensor in Flüssigkeiten. Für die wirtschaftlich erfolgreiche Umsetzung des Sensors wird schon jetzt ein Patentantrag eingereicht. Die Kommerzialisierung des Sensors soll letztlich zusammen mit Industriepartnern erfolgen.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungmittel

  • FWF - Österr. Wissenschaftsfonds (National) Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Special and Engineering Materials: 25%
  • Nano-electronics: 20%
  • Sensor Systems: 50%
  • Modeling and Simulation: 5%

Schlagwörter

DeutschEnglisch
nanodrähtenanowires
magnetowiderstandmagnetoresistance
trägheitssensorinertial sensor

Externe Partner_innen

  • Seibersdorf Labor GmbH

Publikationen