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  • 1. Slide 1Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung GrundlagenGrundlagen Mikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme Mikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und MedizinMikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und Medizin Mikrofabrikation - EinführungMikrofabrikation - Einführung Dr. Marc R. DusseillerDr. Marc R. Dusseiller
  • 2. Slide 2Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Geschichtliche HintergründeGeschichtliche Hintergründe der Mikrofabrikationder Mikrofabrikation Ursprung der PhotolithographieUrsprung der Photolithographie Technologische EntwicklungTechnologische Entwicklung MiniaturisierungMiniaturisierung
  • 3. Slide 3Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Geschichte der PhotolithographieGeschichte der Photolithographie LithographieLithographie (v.(v. altgriechaltgriech..: λίθος: λίθος lithoslithos, „Stein“ und γράφειν, „Stein“ und γράφειν grapheingraphein, „schreiben“), „schreiben“) 1796 Lithographie erfunden von1796 Lithographie erfunden von Johann Alois SenefelderJohann Alois Senefelder 1826 “Heliographie” erfunden von Joseph Nicéphore Niépce Heliographie – Sonnenschreiben Lichtempfindlicher Asphalt Auf Glas- oder Zinnplatte
  • 4. Slide 4Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Von der Photographie zur PhotolithographieVon der Photographie zur Photolithographie 18261826 Niépce macht die erste Kopie eines Kupferstichs vonmacht die erste Kopie eines Kupferstichs von Cardinal d’AmboiseCardinal d’Amboise Erste Anwendung. Einmaliger Strukturtransfer durch CameraErste Anwendung. Einmaliger Strukturtransfer durch Camera Obscura, Belichtung und chemischem ÄtzenObscura, Belichtung und chemischem Ätzen Auflösung 0.5 – 1 mm !!!Auflösung 0.5 – 1 mm !!! 1839 Daguerre, Weiterentwicklung und wiss. Anerkennung1839 Daguerre, Weiterentwicklung und wiss. Anerkennung der Photographie, versilberte Kupferplatten, unikateder Photographie, versilberte Kupferplatten, unikate Gleichzeitig auch Talbot, Wedgwood und andere arbeiten mitGleichzeitig auch Talbot, Wedgwood und andere arbeiten mit lichtempfindlichen Silbersalzen auf Papier und Leder.lichtempfindlichen Silbersalzen auf Papier und Leder. Photogenetische Zeichnungen. Negativ-Positiv.Photogenetische Zeichnungen. Negativ-Positiv. VervielfältigungenVervielfältigungen 1855 Abel Niepce und Lemaître entwickeln die Heliagravuren1855 Abel Niepce und Lemaître entwickeln die Heliagravuren 100 Jahre später werden erste elektrische Schaltkreise in100 Jahre später werden erste elektrische Schaltkreise in Kupfer so transferiert und geätztKupfer so transferiert und geätzt 1957 erste Planare Transistoren1957 erste Planare Transistoren 1958 erste Integrierte Schaltkreise (ICs)1958 erste Integrierte Schaltkreise (ICs) 1962 erster piezo-mechanische Elemente auf Siliziumchips1962 erster piezo-mechanische Elemente auf Siliziumchips Camera Obscura D'Amboise in Kupfer
  • 5. Slide 5Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Elektronische RechenmaschinenElektronische Rechenmaschinen ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) 1946
  • 6. Slide 6Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Geschichte der MikrotechnikGeschichte der Mikrotechnik Ursprung und TreibkraftUrsprung und Treibkraft Mikroelektronik &Mikroelektronik & HalbleitertechnikHalbleitertechnik Erster Transistor, 1947Erster Transistor, 1947 Integrierter Schaltkreis, 1961Integrierter Schaltkreis, 1961
  • 7. Slide 7Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Technologische EntwicklungTechnologische Entwicklung MiniaturisierungMiniaturisierung
  • 8. Slide 8Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung ““Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.”Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.” Arthur C. ClarkeArthur C. Clarke,, "Profiles of The Future", 1961 (Clarke's third law)"Profiles of The Future", 1961 (Clarke's third law) British science fiction author, inventor & futurist (1917 - )British science fiction author, inventor & futurist (1917 - )
  • 9. Slide 9Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Moore‘s LawMoore‘s Law Moore‘s Law besagt, dass die AnzahlMoore‘s Law besagt, dass die Anzahl billig plazierbarer Transistoren aufbillig plazierbarer Transistoren auf einem Prozessor sich alle 2 Jahreeinem Prozessor sich alle 2 Jahre verdoppelt. D.h. es gibt eineverdoppelt. D.h. es gibt eine exponentielle Entwicklung.exponentielle Entwicklung. Moore‘s Law wurde angewandt auf dieMoore‘s Law wurde angewandt auf die Transistoren in einem Prozessor.Transistoren in einem Prozessor. Galt aber schon länger.Galt aber schon länger. Neue Paradigmen führen zurNeue Paradigmen führen zur weiterentwicklung undweiterentwicklung und Beschleunigung desBeschleunigung des technologischen Fortschrittstechnologischen Fortschritts Die nächsten Paradigmen sollten baldDie nächsten Paradigmen sollten bald kommen, damit dieser Trendkommen, damit dieser Trend weitergeht.weitergeht.
  • 10. Slide 10Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Lineare Skala und Logarithmische SkalaLineare Skala und Logarithmische Skala
  • 11. Slide 11Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Moore‘s Law and beyond?Moore‘s Law and beyond?
  • 12. Slide 12Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Makro - Mikro - NanoMakro - Mikro - Nano
  • 13. Slide 13Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Miniaturisierung BioMed SystemenMiniaturisierung BioMed Systemen
  • 14. Slide 14Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung Miniaturisierung BioMed SystemenMiniaturisierung BioMed Systemen Weniger Energie - BetriebWeniger Energie - Betrieb Weniger Resourcen - HerstellungWeniger Resourcen - Herstellung Tiefere KostenTiefere Kosten Disposable – Ein-Weg AnwendungenDisposable – Ein-Weg Anwendungen Kleinere AnalytmengenKleinere Analytmengen Vielzahl an ExperimentenVielzahl an Experimenten Vorteilhaftes SkalierverhaltenVorteilhaftes Skalierverhalten Minimal InvasivMinimal Invasiv Vielen kleine Blöcke führen zuVielen kleine Blöcke führen zu komplexeren Systemen mitkomplexeren Systemen mit emergenten Eigenschaftenemergenten Eigenschaften

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