MI­KRO-"AGEN­TEN", DIE SICH SELBST ZU­SAM­MEN­SET­ZEN UND KOM­MU­NI­ZIE­REN

Ziel des Pro­jekts ist es, pro­gram­mier­ba­re elek­tro­ni­sche Che­mie auf der Mi­kros­ka­la zu schaf­fen. Dafür stel­len die For­scher so­ge­nann­te "lablets" her, Ein­hei­ten mit elek­tro­ni­schen Schalt­krei­sen auf 3D-Mi­kro­chips, die sich zu MICREAgents (Microsco­pic Che­mi­cal­ly Re­ac­tive Elec­tro­nic Agents) zu­sam­men­set­zen. Die lablets haben einen Durch­mes­ser von we­ni­ger als 100 µm und fin­den sich selbst­stän­dig zu Paa­ren oder grö­ße­ren Grup­pen zu­sam­men, um dy­na­mi­sche Re­ak­ti­ons­kam­mern zu bil­den. Mit ihrer Elek­tro­nik kon­trol­lie­ren sie che­mi­sche Pro­zes­se in ihrer un­mit­tel­ba­ren Um­ge­bung, ähn­lich wie die ge­ne­ti­sche In­for­ma­ti­on in Zel­len die lo­ka­len che­mi­schen Vor­gän­ge kon­trol­liert: Sie kön­nen Che­mi­ka­li­en se­lek­tiv kon­zen­trie­ren, ver­ar­bei­ten und wie­der in die Lö­sung ab­ge­ben. Der paar­wei­se Zu­sam­men­schluss ist re­ver­si­bel; er er­laubt, In­for­ma­tio­nen von einem lablet zum an­de­ren zu trans­fe­rie­ren.

ELEK­TRO­NI­SCHE SI­GNA­LE IN CHE­MI­SCHE PRO­ZES­SE ÜBER­SET­ZEN

Die lablets sol­len Tran­sis­to­ren, Su­per­kon­den­sa­to­ren, En­er­gie­wand­ler und Sen­so­ren ent­hal­ten sowie Ak­tua­to­ren für die lablet-Tren­nung und den Che­mi­ka­li­en­aus­tausch. Diese Aus­stat­tung er­laubt es ihnen, elek­tro­ni­sche Si­gna­le in che­mi­sche Kon­struk­ti­ons­pro­zes­se zu über­set­zen und die Er­geb­nis­se der Pro­zes­se auf­zu­zeich­nen. Die Che­mi­ka­li­en sind also nicht in einem Re­ak­tor, der die Ver­ar­bei­tung von außen steu­ert. Statt­des­sen wer­den die in­tel­li­gen­ten MICREAgents in die Mix­tur aus Che­mi­ka­li­en ge­gos­sen und or­ga­ni­sie­ren die che­mi­schen Re­ak­tio­nen aus dem In­ne­ren her­aus.

BE­RECH­NUN­GEN SIND MIT KON­STRUK­TI­ONS­PRO­ZES­SEN VER­WO­BEN

Die in­tel­li­gen­ten Mi­kro­reagen­zi­en kön­nen zum Bei­spiel für die Ver­viel­fäl­ti­gung von Mo­le­kü­len pro­gram­miert wer­den, oder für an­de­re che­mi­sche Pro­zes­se, die aus kom­ple­xen Ge­mi­schen Che­mi­ka­li­en kon­zen­trie­ren oder auf­rei­ni­gen. Sie kön­nen Re­ak­tio­nen in Kas­ka­den durch­füh­ren, de­tek­tie­ren, wann Re­ak­tio­nen ab­ge­schlos­sen sind, Pro­duk­te trans­por­tie­ren und an be­stimm­ten Orten ab­set­zen. Es han­delt sich um einen neuen Weg, Be­rech­nun­gen und Kon­struk­ti­on zu ver­knüp­fen. Her­aus­for­de­run­gen im Schal­tungs­ent­wurf Be­son­ders her­aus­for­dernd aus schal­tungs­tech­ni­scher Sicht ist die auch für mi­kro­elek­tro­ni­sche Ver­hält­nis­se sehr klei­ne Chipflä­che von 100 µm x 100 µm, die in etwa der Flä­che eines Kon­takt- Pads einer üb­li­chen in­te­grier­ten Schal­tung ent­spricht. Nicht we­ni­ger span­nend ist die Frage wie eine sol­che Schal­tung mit ex­trem wenig zur Ver­fü­gung ste­hen­der elek­tri­scher En­er­gie aus­kom­men kann.

An­sprech­part­ner:

Dipl.-Ing. Do­mi­nic Funke

M.​Sc. Lukas Straczek

Prof. Dr.-Ing. habil. Jür­gen Oehm

Web­sei­te: http://​www.​micreagents.​eu//​index.​html