Industrie & Technik

Nichts lässt sich leicht verstecken

27.12.2019 - Jahresrückblick auf die Themen rund um Vakuum, Plasma, Oberflächen und Dünne Schichten.

Querschnittstechnologien sind Segen und Kreuz zugleich: ein und dieselbe Methode, das gleiche Verfahren oder Werkzeug, kann so viele Disziplinen vorantreiben und verschiedensten Anwendungen von Nutzen sein. Die redaktionelle Arbeit an diesen Themen ist entsprechend vielfältig und abwechslungsreich. Wenn es dann allerdings um die Aufteilung der Nachrichtenbeiträge auf die einzelnen Rubriken – wie für eine Rückschau auf das vergangene Jahr – geht, laufen einem die Artikel auf und davon in eben diese Disziplinen und Anwendungen, die natürlicher Weise im Vordergrund stehen. So beleuchten wir in diesem Rückblick dann auch Beiträge, auf die in anderen Rubriken geschaut wird, – hier eben aus dem Blickwinkel der vakuumgestützten Wissenschaften und Technologien. Wer sich diesen Beiträgen von dieser Seite aus nähert, wird eine gewisse Wahrheit in dem Slogan der Deutschen Vakuum-Gesellschaft finden: „Nichts geht ohne Vakuum!“

Doch zunächst in eigener Sache – der Druckmessung selber. Diese wurde erstmal so realisiert, dass das Pascal nun auf Naturkonstanten zurückgeführt wird, also als primär bezeichnet werden kann. Doch zunächst quasi in eigener Sache – der Druckmessung selbst. Diese wurde erstmal so realisiert, dass sie auf Naturkonstanten zurückgeführt wird, also als primär bezeichnet werden kann. Dabei würde die Idee, den Druck über eine elektrische Messung unter Verwendungen von Gaseigenschaften zu ermitteln, bereits 1998 geboren. Aber erst Präzisionskapazitätsmessungen, hochstabilen Kondensatoren und genaue Ab-initio-Berechnungen ermöglichten im Mai dieses Jahres erstmals die Umsetzung des Ansatzes, womit nun eine zweite Methode zur hochgenauen Druckkalibrierung zur Verfügung steht.

Greifen wir aus dem Potpourri der pro-Physik-Themen nun die Plasmen heraus, wobei sich beim Betrachten der Orte und Skalen doch ein weites Feld aufspannt: zwischen dem Rand riesiger schwarzer Löcher und dem kleinen Pistolenkrebs scheint das Motto „Überall Plasma“ hervor. Während Plasmen in den Weiten des Alls nicht ungewöhnlich scheinen, überwiegend aber nur mit Simulationen zu erfassen sind, überrascht die Existenz biologisch produzierter Plasmen in gemäßigten Meerestiefen dann doch und bietet sogar Gelegenheit, das Phänomen bionisch mit dem Nachbau der plasma-erzeugenden nicht einmal einen Zentimeter großen Schere auszuschlachten, wovon zukünftig gesteinszertrümmernde Verfahren in Urologie und Geologie profitieren können.

Dazwischen – hier geometrisch im wahrsten Sinne des Wortes, nämlich an Bord der ISS und auf Parabelflügen – gibt es viele gezielte Experimente, die neue Erkenntnisse über Ursprung und Verhalten verschiedener Plasmatypen liefern, die Wissenschaft voranbringen und in naher Zukunft oder bereits jetzt schon zur Anwendung in unserem Alltag kommen.

Wie bereits oben ersichtlich, sind wir uns in Sachen Plasma sind auch für deren Unter-Wasser- und Atmosphärendruck-Varianten nicht zu schade und möchten auf die neu erarbeiteten Möglichkeiten zur plasmagestützten Regeneration katalytischer Oberflächen für CO2-Recycling und die haltbarkeitsverlängernde Behandlung von Naturfasern hinweisen.

Auch in den vakuumgestützten Beschichtungstechnologien und der Analyse funktionaler Oberflächen hat sich in diesem Jahr einiges getan. Hier lautet die Devise: Wissen, was man tut. Bis erfreute man sich an der Fülle positiver Erfahrungen mit reibwertmindernde amorphe Kohlenstoffschichten, insbesondere der wasserstofffreien überwiegend tetraedrisch gebundenen Variante t-a:C, die in Kombination mit bestimmten Schmierstoffen extrem niedrige Reibwerte aufweisen. Nun ist der atomare Mechanismus dieser Supraschmierung aufgeklärt – Erkenntnisse, von denen eine Nachhaltige und umweltfreundliche Mobilität profitieren wird.  

Den Aufbau einer neuen universellen Diagnostikplattform für reaktive Ionenstrahlprozesse treibt das IOM voran. Auf deren Grundlage sollen neue Prozesse und Anwendungen erarbeitet und der Transfer in die industrielle Nutzung erleichtert werden.

Alles, was man über Ionenstrahlzerstäuben wissen muss, haben Carsten Bundesmann und Horst Neuman in einem Tutorial zusammengefasst. Auch hier geht es darum, die Eigenschaften dünner Schichten über geeignete Prozessparameter und Eigenschaften der schichtbildenden Teilchen gezielt maßzuschneidern.

Abschließend ziehen wir das Feld noch einmal vom Quantenpunkt bis hin zu Kilometerlangen Rennstrecken auf. In beiden Fällen profitiert der Anwender vom evakuierten Raum. Ob atomgenaues Abtasten elektrischer Potentiale an Oberflächen oder ultraschnelles Reisen, bei denen cw-Werte keine Rolle mehr spielen, –  das alles geht mit Vakuum. 

Lisa Kleinen

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