Entwicklung monolithisch integrierter applikationsspezifischer Lab-on-Microchips (ALMs)

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Basistechnologien für monolithisch integrierte applikationsspezifische Lab-on-Microchips (ALMs) für chemische und biochemische Anwendungen. Ein ALM besteht aus der Kombination eines klassischen Mikroelektronik-Chips in Siliciumtechnologie und einem dynamischen oder statischen mikrofluidischen System. Bei dem Siliciumchip handelt es sich um einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit), welcher anwendungsspezifische elektronische Funktionen zur Steuerung und messtechnischen Auswertung der chemischen Prozesse im mikrofluidischen System enthält. Das mikrofluidische System wird in einem ASIC-kompatiblen Prozess auf Basis eines Polymers im Spin-on-Verfahren aufgebracht, fotolithografisch strukturiert und durch einen - mit Hilfe eines plasmaunterstützten Bondvorgangs - auf der Polymerschicht aufgebrachten Glasdeckel abgeschlossen. Die Funktionsfähigkeit der neuen Technologie wird anhand eines Demonstrators zur Wasseranalyse aufgezeigt, welcher kleiner als 1 cm2 und bei Massenfertigung nur unwesentlich teurer als ein ASIC gleicher Größe sein soll. Dieser Demonstrator wird die wichtigsten funktionalen Komponenten eines typischen Lab-on-Microchips enthalten, neben den Kanälen und Reservoirs eine elektrokinetische Pumpe, einen Mischer, einen Durchflussmesser, eine Thermostatisierungsstrecke und eine Elektrophoresestrecke. Die entwickelten Basistechnologien sollen hinsichtlich ihrer Eignung für Einfach- und Mehrfachanwendung untersucht werden.