DE10135504A1

DE10135504A1 - Filter construction has a passage opening for fluids, covered by two intersecting unidimensional and intersecting nano-structures at the carrier, composed of nano wires and/or nano tubes

Info

Publication number: DE10135504A1
Application number: DE2001135504
Authority: DE
Inventors: Johannes R Luyken; Franz Hofmann; Wolfgang Roesner; Erhard Landgraf; Thomas Schulz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2003-02-06

Abstract

Filter construction has at least one passage opening for fluids, covered by at least two intersecting unidimensional nano-structures (28,40) supported at the carrier. The nano structures are formed by nano wires and/or nano tubes, to form pores of nano dimensions. The nano-structures can be moved in relation to each other by an electrical, magnetic and/or piezoelectric system acting on a moving frame (38).

Description

Die Erfindung betrifft eine Nanostrukturanordnung gemäß Anspruch 1, Verwendungen von Nanostrukturanordnungen gemäß Ansprüchen 16 und 19 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Nanostrukturanordnung gemäß Anspruch 20. The invention relates to a nanostructure arrangement according to Claim 1, uses of nanostructure arrangements according to Claims 16 and 19 and a method for manufacturing a nanostructure arrangement according to claim 20.

Filterstrukturen, deren Filterporengröße im Nanometerbereich liegt, sind für breite Bereiche der pharmazeutischen, chemischen und biologischen Forschung von zunehmender Bedeutung. Neben der konventionellen Analytik werden in den nächsten Jahren große Zuwachsraten bei der sogenannten "Lab on chip"-Technologie erwartet. Diese Technologie ermöglicht es, komplexe Analyseverfahren - die herkömmlicherweise ein voll ausgestattetes medizinisches, chemisches bzw. biochemisches Labor erfordern würden - in einem miniaturisierten "Chip-Labor" durchzuführen. Beispielsweise können hierdurch medizinische Testverfahren, die herkömmlicherweise eine Einsendung der zu untersuchenden Probe in ein Labor erfordern würden, vor Ort mittels des "Chip-Labors" durchgeführt werden. Die "Lab on chip"- Technologie ermöglicht sowohl eine parallele Durchführung einer großen Anzahl chemischer Experimente auf einer Mikrostruktur (high throughput screening) als auch eine Verwendung äußerst geringer Mengen an Reagenzien bis hinab in den Femtoliterbereich (Nanochemie). Der Massentransport von Reagenzien und Proben erfolgt hierbei zumeist in sogenannten Mikrofluidiksystemen. Filter structures, their filter pore size in the nanometer range are for wide areas of pharmaceutical, chemical and biological research of increasing Importance. In addition to conventional analytics, the large growth rates in the so-called "Lab on chip "technology expected. This technology enables it, complex analytical methods - the traditionally one fully equipped medical, chemical or biochemical laboratory would require - in one to carry out miniaturized "chip laboratory". For example this can result in medical test procedures that conventionally a submission of those to be examined Sample would require in a laboratory, on site using the "Chip laboratories" are carried out. The "Lab on chip" - Technology enables both parallel execution a large number of chemical experiments on one Microstructure (high throughput screening) as well as one Use of extremely small amounts of reagents down to the femtoliter range (nanochemistry). The mass transport of Reagents and samples are mostly carried out in so-called Microfluidics.

Insbesondere im Rahmen dieser "Lab on chip"-Technologie besteht ein steigendes Bedürfnis nach Filterelementen, welche porenartige Strukturen mit typischen Porendurchmessern im Nanometerbereich aufweisen. Ferner werden auch in der konventionellen Analytik zunehmend "Nanofilter" benötigt. Especially in the context of this "lab on chip" technology there is an increasing need for filter elements which pore-like structures with typical pore diameters in the Show nanometer range. Furthermore, also in the conventional analytics increasingly need "nanofilters".

Filterstrukturen mit Porengrößen im Nanometerbereich, welche durch eine lithographische Definition mit anschließenden (Ätz-)Prozessen in Halbleitersubstraten hergestellt werden, sind bekannt. Die Herstellung derartiger Filterstrukturen ist jedoch insbesondere bei kleinsten Porengrößen aufwendig und damit kostenintensiv. Filter structures with pore sizes in the nanometer range, which by a lithographic definition followed by (Etching) processes are produced in semiconductor substrates, are known. The manufacture of such filter structures is however, in particular with the smallest pore sizes, complex and therefore costly.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nanostruktur-Anordnung, welche insbesondere als Filter für Fluide Verwendung finden kann, bereitzustellen, welche sich einfach und kostengünstig selbst bei kleinsten Strukturgrößen herstellen läßt. It is therefore an object of the present invention to Nanostructure arrangement, which in particular as a filter for Fluids can be used to provide which ones simple and inexpensive even with the smallest structure sizes can be made.

Diese Aufgabe wird durch eine Nanostrukturanordnung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, eine Verwendung einer Nanostruktur-Anordnung mit den in Anspruch 16 bzw. 19 angegebenen Merkmalen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Nanostruktur-Anordnung mit den in Anspruch 20 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This task is accomplished with a nanostructure arrangement features specified in claim 1, a use of a 19. The nanostructure arrangement with the claims 16 and 19 Features specified and a method for manufacturing a nanostructure arrangement with the in claim 20 specified features solved. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Nanostruktur- Anordnung

- zumindest eine Trägereinrichtung, welche zumindest eine Durchlaßöffnung für Fluide aufweist, und
- zumindest zwei sich kreuzende eindimensionale Nanostrukturen, welche derart an der Trägereinrichtung angeordnet sind, daß sie die Durchlaßöffnung fluiddurchlässig abdecken.

According to the present invention comprises a nanostructure arrangement

- At least one carrier device which has at least one passage opening for fluids, and
- At least two intersecting one-dimensional nanostructures which are arranged on the carrier device such that they cover the passage opening in a fluid-permeable manner.

Die erfindungsgemäße Nanostruktur-Anordnung weist somit zwei sich kreuzende (d. h. insbesondere schneidende oder überlappende) eindimensionale Nanostrukturen (im folgenden oft auch einfach als Nanostrukturen bezeichnet) auf, welche vorzugsweise Nanodrähte und/oder Nanoröhren sind. Unter einer Nanoröhre (nanotube) wird hierbei eine ein- oder mehrwandige, röhrenartige Verbindung, insbesondere solche auf der Basis von Kohlenstoff, Bornitrid oder Molybdänsulfid, besonders bevorzugt eine ein- oder mehrwandige, röhrenartige Kohlenstoffverbindung verstanden. Bei mehrwandigen Nanoröhren ist mindestens eine innere Nanoröhre von einer äußeren Nanoröhre koaxial umgeben. Da derartige Nanoröhren typischerweise Durchmesser bis hinab zu ca. einem Nanometer aufweisen, jedoch eine Länge von einigen 10 µm erreichen können, läßt sich durch eine gekreuzte Anordnung derartiger eindimensionaler Nanostrukturen über einer Durchlaßöffnung für Fluide einer Trägereinrichtung eine netz- bzw. gitterartige Struktur herstellen, welche insbesondere als Filter Verwendung finden kann. The nanostructure arrangement according to the invention thus has two crossing (i.e. in particular intersecting or overlapping) one-dimensional nanostructures (in the following often simply referred to as nanostructures) on which are preferably nanowires and / or nanotubes. Under one Nanotube (nanotube) is a single or multi-walled tube-like connection, especially those based of carbon, boron nitride or molybdenum sulfide, especially preferably a single- or multi-walled, tubular Understood carbon compound. With multi-walled nanotubes is at least one inner nanotube from an outer one Coaxially surround the nanotube. Because such nanotubes typically diameters down to approximately one nanometer have, but reach a length of some 10 microns can, can by a crossed arrangement of such one-dimensional nanostructures over a passage opening for fluids of a carrier device, a network or Produce lattice-like structure, which in particular as Filters can be used.

Vorzugsweise sind die eindimensionalen Nanostrukturen hierbei derart angeordnet, daß sie eine Nanoporenanordnung bilden. Die Nanoporenanordnung deckt die Durchlaßöffnung der Trägereinrichtung vorzugsweise derart ab, daß das Fluid durch die Poren strömen muß, um die Durchlaßöffnung zu passieren. Gegenüber einem linien- bzw. streifenartigen Filter, welcher statt Poren Spalten aufweist, zeigt eine derartige Nanostruktur-Anordnung mit einer Nanoporenanordnung ein effektiveres und zuverlässigeres Filterverhalten. The one-dimensional nanostructures are preferred here arranged such that they form a nanopore arrangement. The nanopore arrangement covers the passage opening of the Carrier device preferably such that the fluid through the Pores must flow to pass through the passage opening. Compared to a line or strip-like filter, which shows gaps instead of pores Nanostructure arrangement with a nanopore arrangement more effective and reliable filter behavior.

Vorzugsweise umfaßt die Trägereinrichtung eine Schicht, wobei die Durchlaßöffnung als Fenster in der Schicht ausgebildet ist. Die Schicht kann vorzugsweise eine auf einem Substrat abgeschiedene leitende oder nicht-leitende Schicht sein, in welcher mittels planarlithographischer Präparationstechniken (beispielsweise durch einen Photolithographieschritt und einen nachfolgenden Ätzschritt) eine fensterartige Durchlaßöffnung definiert wird. Vorzugsweise umfaßt die Trägereinrichtung ein Halbleitersubstrat, beispielsweise ein Siliziumsubstrat, an welches die zusätzliche Schicht angeordnet wird, in der die Durchlaßöffnung definiert wird. Alternativ ist es jedoch gleichermaßen möglich, die Durchlaßöffnung unmittelbar in dem Substrat zu bilden. Neben Halbleitermaterialien können auch eine Vielzahl anderer Werkstoffe als Substratmaterial herangezogen werden, beispielsweise piezoelektrische Isolatoren oder Gläser. Die typischen Porendurchmesser einer erfindungsgemäßen Nanostruktur-Anordnung liegen in dem Bereich von 1 nm bis 10 µm, vorzugsweise 10 nm bis 500 nm. The carrier device preferably comprises a layer, wherein the passage opening is formed as a window in the layer is. The layer may preferably be one on a substrate deposited conductive or non-conductive layer, in which by means of planar lithographic preparation techniques (for example by a photolithography step and a subsequent etching step) a window-like Passage opening is defined. Preferably, the Carrier device a semiconductor substrate, for example a Silicon substrate to which the additional layer is arranged in which the passage opening is defined. Alternatively, it is equally possible that Form passage opening directly in the substrate. Next Semiconductor materials can also be a variety of others Materials are used as substrate material, for example piezoelectric insulators or glasses. The typical pore diameter of an inventive The nanostructure arrangement is in the range from 1 nm to 10 µm, preferably 10 nm to 500 nm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nanostruktur-Anordnung liegt zumindest eine der Nanostrukturen an ihren Endabschnitten an der Trägereinrichtung auf und ist in ihrem Mittelabschnitt frei. Ist die Nanostruktur-Anordnung beispielsweise mit einer schichtförmigen Trägereinrichtung ausgebildet, welche eine fensterartige Durchlaßöffnung aufweist, so werden die eindimensionalen Nanostrukturen vorzugsweise an ihren gegenüberliegenden Endabschnitten an der Schicht festgelegt. Der Mittelabschnitt der Nanostrukturen liegt hingegen nicht an der Trägereinrichtung an, sondern verläuft freiliegend über die Durchlaßöffnung hinweg. According to a preferred embodiment of the invention Nanostructure arrangement lies at least one of the Nanostructures at their end sections on the Carrier device on and is free in its central section. Is the nanostructure arrangement with, for example layered carrier device formed which a has window-like passage opening, so the one-dimensional nanostructures preferably on their opposite end portions set on the layer. The middle section of the nanostructures, however, does not lie on the carrier device, but runs exposed over the passage opening.

Eine derartige Nanostruktur-Anordnung kann beispielsweise als eine Nanoröhren-Anordnung ähnlich zu der in der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 876.2 detailliert beschiebenen Nanoröhren-Anordnung ausgeführt sein. Diese auf den gleichen Anmelder zurückgehende Patentanmeldung beschreibt eingehend, wie eine Vielzahl von Nanoröhren derartig über eine fensterartige Durchlaßöffnung angeordnet werden kann, daß die Nanoröhren an ihren Endabschnitten aufliegen und in ihren Mittelabschnitten freiliegen. Jedoch eignet sich die in DE 101 23 876.2 beschriebene Nanoröhren-Anordnung nur eingeschränkt als Filter, da hierbei die Nanoröhren ausschließlich zueinander parallel und nicht gekreuzt angeordnet sind. Such a nanostructure arrangement can be used, for example, as a nanotube arrangement similar to that in the German one Patent application DE 101 23 876.2 described in detail Be designed nanotube arrangement. This on the same Applicant's declining patent application describes in detail like a multitude of nanotubes like this over one window-like passage opening can be arranged that the Nanotubes rest on their end sections and in their The middle sections are exposed. However, the one in DE 101 23 876.2 described nanotube arrangement only limited as a filter, because the nanotubes only parallel to each other and not crossed are arranged.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Nanostruktur-Anordnung zumindest eine erste und eine zweite Gruppe im wesentlichen zueinander paralleler eindimensionaler Nanostrukturen. Die Nanostrukturen der ersten Gruppe sind hierbei zumindest teilweise gekreuzt gegenüber den Nanostrukturen der zweiten Gruppe angeordnet. Vorzugsweise sind die Nanostrukturen in den beiden Gruppen gleichmäßig voneinander beabstandet, d. h. sie weisen gleichmäßig große Zwischenräume zwischen benachbarten Nanostrukturen auf. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Nanostruktur-Anordnung erwiesen, bei welcher die Nanostrukturen der zweiten Gruppe rechtwinklig gegenüber denjenigen der ersten Gruppe angeordnet sind. Der Winkel zwischen den longitudinalen Achsen der eindimensionalen Nanostrukturen beträgt bei dieser Ausführungsform somit 90°. Hierdurch ergibt sich eine regelmäßige, gitterartige Nanoporenanordnung, welche ein besonders effizientes Filterverhalten aufweist. According to a further preferred embodiment, the Nanostructure arrangement at least a first and a second Group essentially one-dimensional parallel to each other Nanostructures. The nanostructures of the first group are here at least partially crossed over Nanostructures arranged in the second group. Preferably the nanostructures are uniform in the two groups spaced apart, d. H. they have equally large sizes Gaps between adjacent nanostructures. As A nanostructure arrangement has been particularly advantageous in which the nanostructures of the second group perpendicular to those of the first group are arranged. The angle between the longitudinal The axis of the one-dimensional nanostructures is this Embodiment thus 90 °. This results in a regular, lattice-like nanopore arrangement, which a has particularly efficient filter behavior.

Vorzugsweise sind die Nanostrukturen der ersten Gruppe in einer ersten Ebene und die Nanostrukturen der zweiten Gruppe in einer zu der ersten Ebene im wesentlichen parallelen zweiten Ebene angeordnet. Eine derartige planparallele Anordnung der Nanostrukturen läßt sich vorteilhafterweise sehr einfach in einen planarlithographischen Herstellungsprozeß einbinden. The nanostructures of the first group are preferably in a first level and the nanostructures of the second group in a substantially parallel to the first plane second level arranged. Such a plane parallel The arrangement of the nanostructures can advantageously be very simply into a planar lithographic Integrate the manufacturing process.

Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausführungsform, bei der die Trägereinrichtung eine Schichtstruktur aufweist und die Ebenen der Gruppen im wesentlichen parallel zu der Schichtebene der Schichtstruktur sind. Beispielsweise kann die Trägereinrichtung aus einem Substrat mit zumindest einer zusätzlichen leitenden oder nicht-leitenden Schicht bestehen, wobei in der Schicht die fensterartige Durchlaßöffnung definiert ist. Die Durchlaßöffnung wird durch zwei Gruppen von eindimensionalen Nanostrukturen fluiddurchlässig abgedeckt, wobei die Schichtebene parallel zu den Ebenen der beiden Gruppen verläuft. Die Nanostrukturen der zweiten Gruppe sind hierbei derart gegenüber denjenigen der ersten Gruppe orientiert, daß sich eine gekreuzte Anordnung ergibt. An embodiment in which the carrier device has a layer structure and the Levels of the groups essentially parallel to the Layer level of the layer structure are. For example, the Carrier device made of a substrate with at least one additional conductive or non-conductive layer exist, the window-like passage opening in the layer is defined. The passage opening is through two groups of one-dimensional nanostructures fluid permeable covered, the layer plane parallel to the levels of runs in both groups. The nanostructures of the second Groups are in this respect compared to those of the first Group oriented that there is a crossed arrangement.

Alternativ können die eindimensionalen Nanostrukturen derart angeordnet sein, daß sie eine filzartige Struktur bilden, welche die Durchlaßöffnung fluiddurchlässig abdeckt. Vorzugsweise umfaßt die Nanostruktur-Anordnung eine Vielzahl ineinander verschachtelter bzw. filzartig verflochtener eindimensionaler Nanostrukturen, welche auf diese Weise ein filzartiges Element bilden. Zwar ist es bei einer derartigen Nanostruktur-Anordnung schwierig, eine definierte Nanoporengröße zu definieren, jedoch wird die Herstellung einer derartigen Nanostruktur-Anordnung dadurch vereinfacht, daß die Orientierung der einzelnen Nanostrukturen nicht exakt kontrolliert werden muß. Alternatively, the one-dimensional nanostructures can be used in this way be arranged so that they form a felt-like structure, which covers the passage opening in a fluid-permeable manner. The nanostructure arrangement preferably comprises a multiplicity nested or felt-like interlaced one-dimensional nanostructures, which in this way Form a felt-like element. It is true of such Nanostructure arrangement difficult, a defined one Define nanopore size, however, manufacturing simplified such a nanostructure arrangement, that the orientation of the individual nanostructures is not exact must be checked.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei der Nanostrukturen an ihrem Kreuzungspunkt mechanisch miteinander verbunden. Hierdurch kann die mechanische Stabilität der Nanostruktur-Anordnung erhöht und die entstehende Nanoporengröße besser kontrolliert werden. According to a preferred embodiment, there are at least two of the nanostructures mechanically at their crossing point connected with each other. As a result, the mechanical Stability of the nanostructure arrangement increases and the resulting nanopore size can be better controlled.

Vorzugsweise ist zumindest eine der Nanostrukturen zumindest bereichsweise metallisiert. Die Metallisierung der Nanostrukturen kann beispielsweise durch Galvanisieren erfolgen. Insbesondere für Anwendungsbereiche in der Elektrochemie können metallisierte Nanostruktur-Anordnungen vorteilhaft sein. At least one of the nanostructures is preferably at least metallized in some areas. The metallization of the Nanostructures can be done, for example, by electroplating respectively. Especially for areas of application in the Electrochemistry can use metallized nanostructure arrangements be beneficial.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Nanostrukturen relativ zu mindestens einer zweiten der Nanostrukturen beweglich angeordnet. Die Nanostruktur- Anordnung weist zusätzlich eine Nanostrukturbewegungseinrichtung zum Bewegen der zumindest einen Nanostruktur auf. Beispielsweise können bekannte Verfahren der Mikrotechnik verwendet werden, um eine Vielzahl der Nanostrukturen gegenüber anderen Nanostrukturen steuerbar zu verschieben. Dies ermöglicht eine Veränderung der Abstände sowie der Geometrie zwischen benachbarten Nanostrukturen, wodurch sich die Porenform sowie die Porengröße einer entstehenden Nanoporenanordnung gezielt einstellen läßt. According to a preferred embodiment, at least one of the nanostructures relative to at least a second of the Nanostructures arranged to move. The nanostructure Arrangement also has a Nanostructure moving device for moving the at least a nanostructure. For example, known ones Methods of microtechnology are used to make a variety of the nanostructures controllable compared to other nanostructures to postpone. This enables the distances to be changed as well as the geometry between neighboring nanostructures, whereby the pore shape as well as the pore size of a the resulting nanopore arrangement can be adjusted.

Vorzugsweise umfaßt die Nanostrukturbewegungseinrichtung elektrische, magnetische und/oder piezoelektrische Bewegungsmittel. Beispielsweise ist eine Gruppe der eindimensionalen Nanostrukturen auf einem Trägerrahmen angeordnet, welcher in der Durchlaßöffnung der Trägereinrichtung beweglich angebracht ist. Über elektrostatische Kräfte, welche sich mittels der elektrischen Bewegungsmittel der Nanostrukturbewegungseinrichtung zwischen dem Trägerrahmen und der ortsfesten Trägereinrichtung aufbauen lassen, kann der Trägerrahmen gemeinsam mit den daran angebrachten Nanostrukturen ausgelenkt bzw. relativ gegenüber ortsfest an der Trägereinrichtung angebrachten Nanostrukturen bewegt werden. Preferably, the nanostructure moving device comprises electrical, magnetic and / or piezoelectric Means of transportation. For example, one group is the one-dimensional nanostructures on a carrier frame arranged, which in the passage opening of the Carrier device is movably attached. about electrostatic forces, which are determined by the electrical Movement means of the nanostructure movement device between the support frame and the fixed support device can be built, the support frame together with the attached nanostructures deflected or relative opposite fixedly attached to the carrier device Nanostructures are moved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Nanostrukturen eine Nanoröhre (nanotube) und die Trägereinrichtung umfaßt zumindest eine Katalysatoreinrichtung mit zumindest einer für ein Nanoröhrenwachstum katalytisch aktiven Fläche, welche an die zumindest eine Nanoröhre angrenzt. Als Katalysatoreinrichtungen können - wie ausführlich in der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 876.2 dargelegt - beispielsweise Nickel, Kobalt und/oder Eisen verwendet werden. Hinsichtlich der speziellen Ausgestaltung der Katalysatoreinrichtung, insbesondere der katalytisch aktiven Fläche und deren Integration in eine Wachstumspore, welche ein Nanoröhrenwachstum parallel zu den Schichtebenen gestattet, wird in vollem Umfang auf die genannte deutsche Patentanmeldung DE 101 23 876.2 Bezug genommen, deren Offenbarungsgehalt insoweit Teil der vorliegenden Anmeldung sein soll. According to a preferred embodiment, at least one the nanostructures a nanotube (nanotube) and the Carrier device includes at least one catalyst device at least one catalytically for nanotube growth active area attached to the at least one nanotube borders. As catalyst devices can - how detailed in German patent application DE 101 23 876.2 set out - for example nickel, cobalt and / or iron be used. With regard to the special design the catalyst device, in particular the catalytic device active area and its integration into a growth pore, which is nanotube growth parallel to the layer planes allowed, is in full on the German Patent application DE 101 23 876.2 referred to In this respect, disclosure content is part of the present application should be.

Vorzugsweise ist zumindest eine der Nanostrukturen derart ausgelegt, daß an sie eine elektrische Spannung anlegbar ist. In Verbindung mit elektrisch leitfähigen eindimensionalen Nanostrukturen, beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhren oder durch eine aufgebrachte Metallisierung leitfähige Nanostrukturen, können so elektrische Felder zwischen den eindimensionalen Nanostrukturen und ihrer Umgebung aufgebaut werden. Dies kann insbesondere für Filteranwendungen ionischer Fluide vorteilhaft sein. Beispielsweise kann ein elektrisches Feld zwischen den Nanostrukturen und einer Elektrode oder dem Fluid angelegt werden. Ferner ist eine derartige Nanostruktur-Anordnung als Permeationsgitter beispielsweise für die DNA-Analyse vorteilhaft. Hinsichtlich der Anordnung eines derartigen Permeationsgitters wird auf die deutsche Patentanmeldung DE 101 22 659.4 verwiesen. At least one of the nanostructures is preferably such designed that an electrical voltage can be applied to them. In connection with electrically conductive one-dimensional Nanostructures, for example carbon nanotubes or conductive through an applied metallization Nanostructures can create electrical fields between the one-dimensional nanostructures and their surroundings become. This can be especially true for filter applications ionic fluids may be beneficial. For example, a electric field between the nanostructures and one Electrode or the fluid can be applied. Furthermore, one such a nanostructure arrangement as a permeation lattice for example advantageous for DNA analysis. Regarding the arrangement of such a permeation grid is based on referred to the German patent application DE 101 22 659.4.

Erfindungsgemäß wird ferner die Verwendung einer Nanostruktur-Anordnung, welche insbesondere wie oben beschrieben ausgelegt sein kann, als Filter für Fluide bereitgestellt, wobei die Nanostruktur-Anordnung

- zumindest eine Trägereinrichtung, welche zumindest eine Durchlaßöffnung für Fluide aufweist, und
- zumindest zwei eindimensionale Nanostrukturen, welche derart an der Trägereinrichtung angeordnet sind, daß sie die Durchlaßöffnung fluiddurchlässig abdecken,

umfaßt. According to the invention, the use of a nanostructure arrangement, which can be designed in particular as described above, as a filter for fluids is further provided, the nanostructure arrangement

- At least one carrier device which has at least one passage opening for fluids, and
at least two one-dimensional nanostructures which are arranged on the carrier device in such a way that they cover the passage opening in a fluid-permeable manner,

includes.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß Nanostruktur- Anordnungen, welche eine Vielzahl eindimensionaler Nanostrukturen (vorzugsweise Nanodrähte und/oder Nanoröhren) umfassen, als effiziente Filterelemente für Filteranwendungen im Nanometerbereich Verwendung finden können. Da derartige Nanostruktur-Anordnungen im Vergleich zu herkömmlichen, planartechnologisch gefertigten Filterelementen ohne Nanodrähte bzw. Nanoröhren verhältnismäßig einfach herzustellen sind, haben sie ein großes Verwendungspotential, inbesondere für chemische, medizinische und biochemische Filteraufgaben. Zudem gestatten die eindimensionalen Nanostrukturen die Konzeption von Filterelementen, die beispielsweise für Filteranwendungen von Suspensionen mit Teilchen im Nanometerbereich geeignet sind. Aufgrund der hierzu erforderlichen minimalen Strukturgrößen lassen sich derartige Filterelemente nur sehr eingeschränkt durch herkömmliche planartechnologische Definitionen beispielsweise in einem Halbleitersubstrat erreichen. Surprisingly, it has been shown that nanostructure Arrangements that have a variety of one-dimensional Nanostructures (preferably nanowires and / or nanotubes) include, as efficient filter elements for filter applications can be used in the nanometer range. Because such Nanostructure arrangements compared to conventional, filter elements manufactured using planar technology Nanowires or nanotubes are relatively simple they have a great potential for use, especially for chemical, medical and biochemical Filtering tasks. In addition, the one-dimensional allow Nanostructures the conception of filter elements that for example for filter applications with suspensions Particles in the nanometer range are suitable. Due to the the minimum structure sizes required for this can be such filter elements only very limited by conventional definitions of planar technology, for example in a semiconductor substrate.

Die Nanostruktur-Anordnungen können sowohl als "stand-alone" Bauelemente für die konventionelle Analytik als auch als integrierter Bestandteil eines Mikrofluidiksystems verwendet werden. Die in der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 876.2 beschriebenen Nanoröhren-Anordnungen, die auf den gleichen Anmelder zurückgehen, eignen sich überraschenderweise auch in vollem Umfang als Fluidfilter. Um eine Wiederholung des konstruktiven Aufbaus sowie des Herstellungsverfahrens derartiger Nanoröhren-Anordnungen zu vermeiden, wird auf diese deutsche Patentanmeldung Bezug genommen, deren Offenbarungsgehalt insoweit integraler Bestandteil der vorliegenden Anmeldung ist. The nanostructure arrangements can be used as "stand-alone" Components for conventional analytics as well integrated component of a microfluidic system used become. The in the German patent application DE 101 23 876.2 described nanotube assemblies based on the same Applicants going back are surprisingly suitable in fully as a fluid filter. To repeat the constructive structure and the manufacturing process To avoid such nanotube arrangements is on referred to this German patent application, the In this respect, the disclosure content is an integral part of the present application is.

Ferner kann eine Nanostrukturanordnung als Filter für Fluide verwendet werden, wobei die Trägereinrichtung der Nanostruktur-Anordnung zumindest einen Kanalabschnitt mit einem Kanalboden, zwei Kanalseitenwänden und einer Kanaldecke aufweist und sich die eindimensionale Nanostrukturen von dem Kanalboden zu der Kanaldecke erstrecken. Eine derartige Nanostruktur-Anordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 101 18 200.7 detailliert beschrieben. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird daher hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus dieser bekannten Nanoröhren-Anordnung (welche dort als "Gas- Sensorelement" beschrieben wurde) und des zugeordneten Herstellungsverfahrens in vollem Umfang auf die DE 101 18 200.7 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt insoweit integraler Bestandteil dieser Anmeldung ist. Furthermore, a nanostructure arrangement can be used as a filter for fluids are used, the carrier device of the Nanostructure arrangement with at least one channel section a channel floor, two channel side walls and a channel ceiling and the one-dimensional nanostructures of the Extend the duct floor to the duct ceiling. Such Nanostructure arrangement and a method for producing it the same is for example in the German patent application DE 101 18 200.7 described in detail. To repetitions too avoid, therefore, with regard to the construction this well-known nanotube arrangement (which is called "gas Sensor element "has been described) and the associated Manufacturing process in full on DE 101 18 200.7, the disclosure content of which is more integral It is part of this registration.

Insbesondere kann der Kanalboden aus einer Schicht bestehen, welche auf einem Substrat (beispielsweise einem Halbleitersubstrat) angeordnet ist. Die Kanalseitenwände, welche in der genannten deutschen Patentanmeldung als Seitengates bezeichnet werden, können senkrecht zu der Schichtebene bzw. der Substratebene angeordnet und durch eine weitere Schicht, welche in der genannten Anmeldung als Topelektrode bezeichnet ist, verbunden sein. In der so definierten Durchgangsöffnung für Fluide können eine Vielzahl von im wesentlichen senkrecht zu der Substratebene orientierten Nanoröhren angeordnet werden, welche als Filterelemente wirken. In particular, the channel floor can consist of one layer, which on a substrate (e.g. a Semiconductor substrate) is arranged. The channel sidewalls, which in the aforementioned German patent application as Side gates can be called perpendicular to the Layer level or the substrate level arranged and by a another layer, which in the application mentioned as Top electrode is referred to be connected. In that way defined through opening for fluids can be a variety from substantially perpendicular to the substrate plane oriented nanotubes, which are arranged as Filter elements work.

Erfindungsgemäß wird ferner die Verwendung einer Nanostruktur-Anordnung, insbesondere eine Nanostruktur- Anordnung gemäß den obigen Ausführungen, als Permeationsgitter insbesondere für DNA-Analysen bereitgestellt, wobei die Nanostruktur-Anordnung

- zumindest eine Trägereinrichtung, welche zumindest eine Durchlaßöffnung für Fluide aufweist,
- eine Vielzahl eindimensionaler Nanostrukturen, welche derart an der Trägereinrichtung angeordnet sind, daß sie die Durchlaßöffnung fluiddurchlässig abdecken, und
- zumindest eine Spannungserzeugungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung an zumindest eine der Nanostrukturen

umfaßt. According to the invention, the use of a nanostructure arrangement, in particular a nanostructure arrangement according to the above explanations, is also provided as a permeation grid, in particular for DNA analyzes, the nanostructure arrangement

at least one carrier device which has at least one passage opening for fluids,
a multiplicity of one-dimensional nanostructures which are arranged on the carrier device in such a way that they cover the passage opening in a fluid-permeable manner, and
- At least one voltage generating device for applying an electrical voltage to at least one of the nanostructures

includes.

Vorteilhafterweise kann die Permeabilität des Permeationsgitters durch Anlegen einer elektrischen Spannung über die Spannungserzeugungseinrichtung an zumindest eine der Nanostrukturen gezielt eingestellt werden. Neben einer Filterfunktion kann demgemäß die Nanostruktur-Anordnung als permeationssteuerbares Gitter Verwendung finden. Konstruktiver Aufbau, Funktionsweise und Herstellungsverfahren einer Analysevorrichtung mit einem Permeationsgitter ist umfassend in der deutschen Patentanmeldung DE 101 22 659.4 beschrieben. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise in vollem Umfang auf diese genannte deutsche Patentanmeldung verwiesen, deren Inhalt insoweit integraler Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sein soll. The permeability of the Permeation grid by applying an electrical voltage via the voltage generating device to at least one of the Nanostructures can be set specifically. In addition to one The nanostructure arrangement can accordingly function as a filter function permeation-controllable grid can be used. Construction, functionality and Manufacturing method of an analysis device with a Permeation grid is extensive in German Patent application DE 101 22 659.4 described. Around Avoiding repetitions is important in terms of construction and the way it works in full on this German patent application referenced, the content so far should be an integral part of the present application.

Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Herstellung einer Nanostruktur-Anordnung, insbesondere einer Nanostruktur- Anordnung gemäß einer der obigen Ausführungsformen, die Schritte auf:

- Bereitstellen einer Trägereinrichtung;
- Definieren einer Durchlaßöffnung für Fluide in der Trägereinrichtung; und
- Anordnen zumindest einer ersten und einer zweiten eindimensionalen Nanostruktur an der Trägereinrichtung derart, daß die Nanostrukturen sich kreuzen und die Durchlaßöffnung fluiddurchlässig abdecken.

According to the invention, a method for producing a nanostructure arrangement, in particular a nanostructure arrangement according to one of the above embodiments, has the steps:

- Providing a carrier device;
- Defining a passage opening for fluids in the carrier device; and
- Arranging at least a first and a second one-dimensional nanostructure on the carrier device in such a way that the nanostructures intersect and cover the passage opening in a fluid-permeable manner.

Überraschenderweise lassen sich durch eindimensionale Nanostrukturen (z. B. Nanodrähte bzw. Nanoröhren), die eine gekreuzte Anordnung aufweisen, Nanostruktur-Anordnungen herstellen, welche insbesondere für Filteraufgaben im Nanometerbereich geeignet sind. Surprisingly, one-dimensional Nanostructures (e.g. nanowires or nanotubes), the one have crossed arrangement, nanostructured arrangements produce, which in particular for filter tasks in Nanometer range are suitable.

Vorzugsweise umfaßt das Herstellungsverfahren ferner den Schritt:

- Anordnen zumindest einer ersten Katalysatoreinrichtung mit zumindest einer für ein Nanoröhrenwachstum katalytisch aktiven Fläche auf der Trägereinrichtung,

wobei das Anordnen der Nanostrukturen ein Aufwachsen von Nanoröhren an der aktiven Fläche der Katalysatoreinrichtung umfaßt. Ein selbstorganisierendes, katalystisch induziertes Wachstum von (Kohlenstoff-)Nanoröhren ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 876.2 bekannt. Auf das beschriebene Herstellungsverfahren von Nanoröhren- Anordnungen wird in soweit in vollem Umfang Bezug genommen, so daß die dort angegebene Beschreibung integraler Bestandteil der Offenbarung dieser Anmeldung sein soll. Preferably, the manufacturing process further comprises the step:

Arranging at least one first catalyst device with at least one surface catalytically active for nanotube growth on the carrier device,

wherein arranging the nanostructures comprises growing nanotubes on the active surface of the catalyst device. A self-organizing, catalytically induced growth of (carbon) nanotubes is known, for example, from German patent application DE 101 23 876.2. The described manufacturing method of nanotube arrangements is referred to in full so far that the description given there should be an integral part of the disclosure of this application.

Besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen, welches den weiteren Schritt eines

- Anordnens zumindest einer zweiten Katalysatoreinrichtung mit zumindest einer für ein Nanoröhrenwachstum katalytisch aktiven Fläche auf der Trägereinrichtung aufweist,

wobei das Anordnen der Nanostrukturen ein derartiges Aufwachsen einer ersten Gruppe von im wesentlichen zueinander parallelen Nanoröhren an der aktiven Fläche der ersten Katalysatoreinrichtung und ein derartiges Aufwachsen einer zweiten Gruppe von im wesentlichen zueinander parallelen Nanoröhren an der aktiven Fläche der zweiten Katalysatoreinrichtung umfaßt, daß die Nanoröhren der ersten Gruppe zumindest teilweise gekreuzt gegenüber den Nanoröhren der zweiten Gruppe angeordnet sind. An embodiment of the method according to the invention which has the further step of a

Arranging at least one second catalyst device with at least one surface catalytically active for nanotube growth on the carrier device,

wherein arranging the nanostructures comprises growing a first group of substantially parallel nanotubes on the active surface of the first catalyst device and growing a second group of substantially parallel nanotubes on the active surface of the second catalyst device such that the nanotubes of the first group are at least partially crossed with respect to the nanotubes of the second group.

Beispielsweise wird durch bekannte planarlithographische Herstellungsverfahren (wie detailliert in der DE 101 23 876.2 beschrieben) eine Katalysatoreinrichtung auf eine Trägereinrichtung (beispielsweise eine auf einem Substrat angeordnete Schicht) aufgebracht. Mittels eines CVD- Verfahrens erfolgt in bekannter Weise ein Aufwachsen einer ersten Gruppe von Nanoröhren, deren Wachstumsrichtung durch die Oberflächennormale der katalytisch aktiven Fläche der Katalysatoreinrichtung sowie vorteilhafterweise durch seitliche Führungswände ("Wachstumsporen" wie in DE 101 23 876.2 beschrieben) stabilisiert wird. Gleichzeitig mit dem selbstorganisierenden Wachstum dieser ersten Gruppe von Nanoröhren oder daran anschließend kann ein Aufwachsen einer zweiten Gruppe von Nanoröhren ausgehend von einer zweiten katalytisch aktiven Fläche einer zweiten Katalysatoreinrichtung erfolgen, deren Oberflächennormale eine andere Orientierung wie diejenige der ersten aktiven Fläche aufweist. Hierdurch läßt sich eine zweite Gruppe von Nanoröhren herstellen, welche gekreuzt zu der ersten Gruppe angeordnet ist. Die gekreuzte Anordnung der Nanoröhren wird hierbei derart an der Trägereinrichtung angeordnet, daß sie die Durchgangsöffnung derselben fluiddurchlässig abdecken. For example, by known planar lithographic Manufacturing process (as detailed in DE 101 23 876.2 described) a catalyst device on a Carrier device (for example one on a substrate arranged layer) applied. Using a CVD The method involves growing up in a known manner first group of nanotubes whose growth direction is due to the surface normal of the catalytically active surface of the Catalyst device and advantageously by lateral guide walls ("growth pores" as in DE 101 23 876.2) is stabilized. Simultaneously with that self-organizing growth of this first group of Nanotubes or afterwards can grow a second group of nanotubes starting from a second catalytically active surface of a second Catalyst device take place, their surface normal a different orientation from that of the first active ones Has area. This allows a second group of Manufacture nanotubes, which crossed to the first group is arranged. The crossed arrangement of the nanotubes is here arranged on the carrier device such that it cover the through opening of the same in a fluid-permeable manner.

Wenn die katalytisch aktiven Flächen der Katalysatoreinrichtungen durch bekannte Mikrostrukturierungstechniken gleichmäßig voneinander beabstandet werden, sowie in jeder Gruppe zueinander parallele Oberflächennormalen aufweisen, läßt sich eine regelmäßige Gitteranordnung der aufzuwachsenden Nanoröhren herstellen, so daß die Durchgangsöffnung der Trägereinrichtung von einem aus Nanoröhren bestehenden Gitter fluiddurchlässig abgedeckt wird, welches regelmäßige Nanoporen aufweist. If the catalytically active surfaces of the Catalyst devices by known Microstructuring techniques evenly apart be spaced apart, as well as in each group have parallel surface normals, one can regular grid arrangement of the growing nanotubes produce so that the through opening of the Support device of a grid consisting of nanotubes fluid permeable, which is regular Has nanopores.

Alternativ wird ein Herstellungsverfahren von Nanostruktur- Anordnungen vorgeschlagen, bei dem das Anordnen der eindimensionalen Nanostrukturen ein Mikrofluidikverfahren umfaßt, bei welchem vorgefertigte Nanostrukturen aus einer Suspension an die Trägereinrichtung angeordnet werden. Ein derartiges Mikrofluidikverfahren ist aus der Zeitschrift Science 291, 630 (2001) bekannt. Hinsichtlich der Details des Mikrofluidikverfahrens wird somit auf die zitierte Veröffentlichung in Science verwiesen, die insoweit integraler Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sein soll. Alternatively, a manufacturing method of nanostructure arrangements is proposed, in which the arrangement of the one-dimensional nanostructures comprises a microfluidic method in which prefabricated nanostructures are arranged from a suspension on the carrier device. Such a microfluidic method is known from the journal Science 291, 630 ( 2001 ). With regard to the details of the microfluidic method, reference is thus made to the cited publication in Science, which is said to be an integral part of the present application.

Vorzugsweise umfaßt das Mikrofluidikverfahren folgende Schritte:

- Definieren zumindest eines Fluidkanals mit einem Kanaleingang und einem Kanalausgang zwischen der Trägereinrichtung und einer Kanalhilfsstruktur;
- Durchleiten der Suspension durch den zumindest einen Fluidkanal; und
- Entfernen der Kanalhilfsstruktur.

The microfluidic method preferably comprises the following steps:

- Defining at least one fluid channel with a channel inlet and a channel outlet between the carrier device and a channel auxiliary structure;
- Passing the suspension through the at least one fluid channel; and
- Remove the channel auxiliary structure.

Gemäß dem Mikrofluidikverfahren wird eine Suspension von Nanostrukturen (Nanodrähten bzw. Nanoröhren) in einer geeigneten Trägerflüssigkeit (beispielsweise einer Ethanollösung) durch einen Fluidkanal geleitet. Aus der Suspension lagern sich die eindimensionalen Nanostrukturen bei geeigneten Oberflächenbeschaffenheiten, Suspensionsdichten und Flußraten selbstständig an den Kanalflächen des Fluidkanals ab. Die Orientierung der Nanostrukturen kann hierbei durch die Flußrate der Suspension durch den Fluidkanal gesteuert werden, wobei höhere Flußraten - aufgrund der von ihnen erzeugten größeren Scherkräfte auf die Nanostrukturen - zu einer besseren Ausrichtung der eindimensionalen Nanostrukturen entlang der Flußrichtung führen. According to the microfluidic process, a suspension of Nanostructures (nanowires or nanotubes) in one suitable carrier liquid (e.g. a Ethanol solution) passed through a fluid channel. From the The one-dimensional nanostructures are stored in suspension with suitable surface conditions, Suspension densities and flow rates to the Channel surfaces of the fluid channel. The orientation of the Nanostructures can be caused by the flow rate of the suspension be controlled by the fluid channel, with higher flow rates - due to the greater shear forces they generate the nanostructures - to better align the one-dimensional nanostructures along the flow direction to lead.

Der Fluidkanal, welcher auf der Trägereinrichtung (beispielsweise planartechnologisch) in dem Bereich definiert wird, in welchem die Nanostrukturen aufzubringen sind, kann beispielsweise aus einem Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) gebildet sein. Der Fluidkanal, welcher somit zwischen der PDMS-Form und der Trägereinrichtung gebildet wird, weist vorteilhafterweise an der Oberfläche der schichtartigen PDMS- Form den Kanaleingang und den Kanalausgang auf. Wird die Suspension mit den darin suspendierten eindimensionalen Nanostrukturen durch den Fluidkanal geleitet, so lagern sich die Nanostrukturen - wie beschrieben - an der Trägereinrichtung mit steuerbarer Orientierung ab. Die Ablagerungsdichte der Nanostrukturen kann über die Durchleitdauer der Suspension kontrolliert werden. The fluid channel, which is on the carrier device (for example, planar technology) defined in the area in which the nanostructures are to be applied for example from a poly (dimethylsiloxane) (PDMS) be educated. The fluid channel, which is thus between the PDMS shape and the carrier device is formed, has advantageously on the surface of the layered PDMS Form the channel entrance and the channel exit. Will the Suspension with the one-dimensional suspended in it Nanostructures passed through the fluid channel, so they settle the nanostructures - as described - on the Carrier device with controllable orientation. The Deposition density of the nanostructures can be determined via the Passage duration of the suspension can be checked.

Eine gekreuzte Anordnung von eindimensionalen Nanostrukturen kann vorteilhafterweise derart erzielt werden, daß nach Abschluß des Durchleitens der Suspension durch einen ersten Fluidkanal eine Suspension von eindimensionalen Nanostrukturen durch einen zweiten Fluidkanal geleitet wird, welcher den ersten Fluidkanal kreuzt. Hierdurch kann eine gekreuzte Anordnung eindimensionaler Nanostrukturen hergestellt werden, wie beispielsweise in Fig. 1 der zitierten Veröffentlichung beschrieben ist ("crossed array"). A crossed arrangement of one-dimensional nanostructures can advantageously be achieved in such a way that, after the passage of the suspension through a first fluid channel has been completed, a suspension of one-dimensional nanostructures is passed through a second fluid channel which crosses the first fluid channel. In this way, a crossed arrangement of one-dimensional nanostructures can be produced, as described, for example, in FIG. 1 of the cited publication (“crossed array”).

Nach Abschluß des Mikrofluidikverfahrens wird die Kanalhilfsstruktur (die PDMS-Form) nicht mehr benötigt und kann entfernt werden. Das Mikrofluidikverfahren eignet sich besonders zum Anbringen von Nanodrähten, kann jedoch auch auf (Kohlenstoff-)Nanoröhren erweitert werden. After the microfluidic process is completed, the Channel auxiliary structure (the PDMS form) is no longer required and can be removed. The microfluidic process is suitable especially for attaching nanowires, but can also on (Carbon) nanotubes to be expanded.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand begleitender Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsformen erfindungsgemäßer Nanoröhren-Anordnungen beschrieben. Es zeigt: The invention will now be described with reference to the accompanying Drawings of preferred embodiments Nanotube arrangements according to the invention are described. It shows:

Fig. 1(a)-(1d) eine stark schematische Aufsicht sowie Schnittansichten entlang der Schnittebenen A und B einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nanostruktur-Anordnung in unterschiedlichen Herstellungszuständen während des Herstellungsverfahrens; und Fig. 1 (a) - (d 1) a highly schematic top view and sectional views taken along the planes A and B of an embodiment of an inventive nanostructure array in different manufacturing conditions during the manufacturing process; and

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nanostruktur-Anordnung mit beweglichen Nanoröhren. Fig. 2 shows another embodiment of an inventive nanostructure array with movable nanotubes.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Herstellungsverfahren einer bevorzugten Ausführungsform der Nanostruktur-Anordnung als Nanoröhren- Anordnung beschrieben. Da das folgende Herstellungsverfahren in zahlreichen Einzelschritten zu dem in der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 876.2 beschriebenen Herstellungsverfahren identisch ist, wird hinsichtlich dieser Verfahrenseinzelheiten explizit auf die Beschreibung der Herstellungsverfahren in der angegebenen Patentanmeldung des gleichen Anmelders verwiesen. The invention is described below with reference to a preferred method of manufacturing a preferred Embodiment of the nanostructure arrangement as a nanotube Arrangement described. Because the following manufacturing process in numerous individual steps to that in German Patent application DE 101 23 876.2 described Manufacturing process is identical with regard to this Process details explicitly on the description of the Manufacturing process in the specified patent application of referenced by the same applicant.

Ausgangspunkt der Herstellung der bevorzugten Ausführungsform der Nanostruktur-Anordnung kann ein herkömmlicher Siliziumwafer 10 sein. Mittels eines CVD-Verfahrens werden zunächst Siliziumnitridschichten 12 und 14 auf der Waferrück- und Vorderseite abgeschieden. In die waferrückseitige Siliziumnitridschicht 12 wird nachfolgend mittels eines Lithographie- und nachfolgenden Ätzschritts ein rechteckiges Fenster definiert, welches als Ätzmaske für einen Siliziumätzschritt dient. Der Siliziumätzschritt kann - wie in Fig. 1(a) durch das entstehende Ätzprofil gezeigt - naßchemisch erfolgen. Insbesondere bei den herkömmlich in der Mikroelektronik verwendeten 675 µm dicken Siliziumwafern und dem typischerweise 1 bis 100 µm breitem Fenster kann jedoch wegen des ungünstigen Aspekt-Verhältnisses ein physikalischer Trockenätzprozeß vorteilhaft sein. The starting point for the production of the preferred embodiment of the nanostructure arrangement can be a conventional silicon wafer 10 . Using a CVD method, silicon nitride layers 12 and 14 are first deposited on the back and front of the wafer. A rectangular window, which serves as an etching mask for a silicon etching step, is subsequently defined in the silicon nitride layer 12 on the back of the wafer by means of a lithography step and subsequent etching step. The silicon etching step can - as shown in Fig. 1 (a) by the resulting etching profile - take place wet-chemically. In particular in the case of the 675 μm thick silicon wafers conventionally used in microelectronics and the typically 1 to 100 μm wide window, however, a physical dry etching process can be advantageous because of the unfavorable aspect ratio.

Die nach Abschluß des Siliziumätzschritts erhaltene Nanostruktur-Anordnung ist in Fig. 1(a) im unteren Bereich als Aufsicht sowie im oberen Bereich als Schnittansicht entlang der Schnittebenen A und B dargestellt. The nanostructure arrangement obtained after completion of the silicon etching step is shown in FIG. 1 (a) in the lower area as a top view and in the upper area as a sectional view along the sectional planes A and B.

Anschließend wird die Siliziumnitridschicht 12 auf der Waferrückseite durch einen Ätzschritt entfernt. Die weitere Prozessierung erfolgt nunmehr auf der Wafervorderseite, wobei zur besseren Übersichtlichkeit in Fig. 1(b) bis Fig. 1(d) die Anordnung in den Schnittansichten um 180°C gedreht gegenüber Fig. 1(a) dargestellt ist. The silicon nitride layer 12 on the back of the wafer is then removed by an etching step. Further processing is now carried out on the wafer front side, for clarity in Fig. 1 (b) to Fig. 1 (d) the arrangement is rotated in the sectional views to 180 ° C compared to Fig. 1 (a) is shown.

Auf der typischerweise 100 nm bis 1 µm dicken Siliziumnitridschicht 14 wird nachfolgend mittels CVD- Verfahren zunächst eine typischerweise 10 nm dicke Siliziumoxidschicht (SiO₂) 16 und eine typischerweise 10 nm dicke Siliziumnitridschicht 18 abgeschieden. Diese Prozeßschritte fehlen bei dem in der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 876.2 beschriebenen Herstellungsverfahren. Sie dienen dazu, eine Erhöhungsstufe für eine zweite Gruppe von Nanoröhren bereitzustellen, die für eine geordnete, gitterartige Nanoröhrenanordnung vorteilhaft ist. Um eine Stufe zu definieren, wird photolithographisch ein Streifenbereich entlang der Schnittebene A definiert, in welchem durch einen ersten Ätzschritt die Siliziumnitridschicht 18 und durch einen zweiten Ätzschritt die Siliziumoxidschicht 16 entfernt wird. Vorteilhafterweise wird ein naßchemisches Ätzverfahren angewendet, welches selbstständig auf der Siliziumnitridoberfläche 14 stoppt. Der Zustand der Nanoröhren-Anordnung nach Abschluß des Siliziumdioxidätzschritts ist in Fig. 1(b) dargestellt. A typically 10 nm thick silicon oxide layer (SiO ₂ ) 16 and a typically 10 nm thick silicon nitride layer 18 are subsequently deposited on the typically 100 nm to 1 μm thick silicon nitride layer 14 using the CVD method. These process steps are missing in the manufacturing process described in German patent application DE 101 23 876.2. They serve to provide an elevation level for a second group of nanotubes, which is advantageous for an ordered, lattice-like arrangement of nanotubes. In order to define a step, a strip region along the cutting plane A is defined photolithographically, in which the silicon nitride layer 18 is removed by a first etching step and the silicon oxide layer 16 is removed by a second etching step. Advantageously, a wet chemical etching process is used which stops automatically on the silicon nitride surface 14 . The state of the nanotube assembly after completion of the silicon dioxide etching step is shown in Fig. 1 (b).

Nachfolgend erfolgt die Strukturierung der Wachstumsporen für das katalytisch induzierte Wachstum von Nanoröhren. Konstruktiver Aufbau sowie Herstellungsverfahren derartiger Wachstumsporenstrukturen für (Kohlenstoff-)Nanoröhren sind detailliert in der bereits eingangs genannten deutschen Patentanmeldung 101 23 876.2 beschrieben, so daß auf diese deutsche Patentanmeldung verwiesen werden kann. The growth pores for are structured below the catalytically induced growth of nanotubes. Construction and manufacturing processes of such Growth pore structures for (carbon) nanotubes are detailed in the already mentioned German Patent application 101 23 876.2 described, so that on this German patent application can be referenced.

Zusammengefaßt beinhaltet die Herstellung der Wachstumsporenstruktur zunächst ein Abscheiden eines geeigneten Wachstumskatalysators für das nachfolgende Nanoröhrenwachstum. Geeignet haben sich hierbei beispielsweise die Metalle Eisen, Kobalt und Nickel erwiesen. Beispielsweise wird eine 20 nm dicke Nickelschicht auf die Oberfläche der Siliziumnitridschicht 14 abgeschieden. Mittels eines Lithographieschritts (beispielsweise einer elektronenstrahllithographischen Definition) und anschließendem Ätzschritt werden sodann 20 nm breite Nickeldrähte 20, welche als Katalysatoreinrichtung fungieren, definiert. In summary, the production of the growth pore structure initially involves depositing a suitable growth catalyst for the subsequent nanotube growth. The metals iron, cobalt and nickel have proven suitable, for example. For example, a 20 nm thick nickel layer is deposited on the surface of the silicon nitride layer 14 . By means of a lithography step (for example an electron beam lithographic definition) and a subsequent etching step, 20 nm wide nickel wires 20 , which act as a catalyst device, are then defined.

Wie in Fig. 1(c) dargestellt ist, wird hierbei ein erstes Feld mit einer Vielzahl zueinander paralleler und gleichmäßig beabstandeter Nickeldrähte 20 auf der Siliziumnitridschicht 14 sowie ein zweites Feld von Nickeldrähten 20 auf der typischerweise 40 nm höher angeordneten Siliziumnitridschicht 18 definiert. Die Felder mit den Nickeldrähten 20 sind hierbei L-förmig entlang eines Bereichs angeordnet, welcher später den Rand einer zu definierenden Durchlaßöffnung für Fluide bildet. Nach erfolgter elektronenstrahllithographischer Definition sowie dem Ätzen der Katalysatoreinrichtungen (den Nickeldrähten 20) wird mittels eines weiteren CVD-Verfahrens eine typischerweise 20 nm dicke Siliziumoxidschicht 22 aufgebracht. As shown in FIG. 1 (c), a first field with a plurality of mutually parallel and evenly spaced nickel wires 20 on the silicon nitride layer 14 and a second field of nickel wires 20 on the typically 40 nm higher silicon nitride layer 18 are defined. The fields with the nickel wires 20 are arranged in an L-shape along an area which later forms the edge of a passage opening for fluids to be defined. After the electron beam lithographic definition and the etching of the catalyst devices (the nickel wires 20 ), a typically 20 nm thick silicon oxide layer 22 is applied by means of a further CVD process.

Mittels eines weiteren Lithographie- und nachfolgenden Ätzschritts wird die Siliziumoxidschicht 22 nachfolgend bis auf einen kleinen Bereich nahe den Nickeldrähten 20 entfernt. Die Siliziumoxidschicht 22 wird dabei derart strukturiert, daß die Nickeldrähte 20 von der Siliziumoxidschicht 22 sowie der Siliziumnitridschicht 14 (bzw. 18 bei der zweiten Gruppe von Nickeldrähten 20) umschlossen ist, so daß lediglich eine Stirnfläche der Nickeldrähte 20 frei liegt. Diese Flächen der Nickeldrähte 20 weisen eine Oberflächennormale auf, welche senkrecht zu derjenigen des Siliziumwafers 10 steht, d. h. parallel zu den Schichtenebenen verläuft. Mittels eines naßchemischen Ätzschritts werden nachfolgend die Nickeldrähte 20 "rückgeätzt", wodurch eine laterale bzw. horizontale Wachstumspore für Nanoröhren erzeugt wird. The silicon oxide layer 22 is subsequently removed except for a small area near the nickel wires 20 by means of a further lithography and subsequent etching step. The silicon oxide layer 22 is then patterned so that the nickel wires 20 of the silicon oxide film 22 and the silicon nitride layer is enclosed (in the second group of nickel wires 20 and 18 respectively) 14, so that only one end surface of the nickel wires exposed 20th These surfaces of the nickel wires 20 have a surface normal which is perpendicular to that of the silicon wafer 10 , that is to say runs parallel to the layer planes. The nickel wires 20 are subsequently “etched back” by means of a wet chemical etching step, as a result of which a lateral or horizontal growth pore for nanotubes is generated.

Da das Wachstum einer (Kohlenstoff-)Nanoröhre lediglich auf einer katalytisch aktiven Fläche, beispielsweise den so freiliegenden vertikalen Stirnflächen der Nickeldrähte 20, beginnt, kann die Wachstumsrichtung sowie der gewünschte Durchmesser der zu erzeugenden Nanoröhren 28 durch die somit ausgebildete Wachstumspore 24 präzise vorgegeben werden. Die Isolatorschichten 22 und 18 bzw. 14 dienen hierbei als Führungsschablonen, welche die Wachstumsrichtung der Nanoröhre 28 ausgehend von den vertikalen Stirnflächen der Nickeldrähte 20 stabilisieren. Since the growth of a (carbon) nanotube only begins on a catalytically active surface, for example the vertical end faces of the nickel wires 20 thus exposed, the direction of growth and the desired diameter of the nanotubes 28 to be produced can be precisely specified by the growth pore 24 thus formed. The insulator layers 22 and 18 and 14 serve as guide templates which stabilize the direction of growth of the nanotube 28 starting from the vertical end faces of the nickel wires 20 .

Nachfolgend wird in einem weiteren Lithographie- und Ätzschritt die Durchlaßöffnung 26 für Fluide definiert. Die Nanostruktur-Anordnung in ihrem Zustand nach Abschluß dieses Ätzschritts ist in Fig. 1(c) dargestellt. The passage opening 26 for fluids is subsequently defined in a further lithography and etching step. The state of the nanostructure in its state after completion of this etching step is shown in Fig. 1 (c).

Mittels Gasphasenepitaxie wird nachfolgend (beispielsweise aus einer Methan- oder Acetylenatmosphäre) ein Nanoröhrenwachstum eingeleitet, wodurch selbstständig eine Vielzahl von (Kohlenstoff-)Nanoröhren 28 ausgehend von den vertikalen Stirnflächen der Nickeldrähte 20 geradlinig und parallel zu den Schichtenebenen wachsen. Das epitaktische Nanoröhrenwachstum wird dann beendet, wenn die Nanoröhren 28 eine derartige longitudinale Ausdehnung erreicht haben, daß sie über die Durchlaßöffnung 26 hinweg auf deren gegenüberliegenden Randbereich gewachsen sind. Somit entsteht eine netzartige Nanoröhrenanordnung, welche eine erste (untere) Gruppe von zueinander parallelen Nanoröhren 28 entlang der Schnittebene A sowie eine zweite (höher liegende) Gruppe von Nanoröhren 28 entlang der Schnittebene B aufweist. By means of gas phase epitaxy, nanotube growth is subsequently initiated (for example from a methane or acetylene atmosphere), as a result of which a multiplicity of (carbon) nanotubes 28 independently grow in a straight line and parallel to the layer planes, starting from the vertical end faces of the nickel wires 20 . The epitaxial nanotube growth is stopped when the nanotubes 28 have reached such a longitudinal extent that they have grown beyond the passage opening 26 on their opposite edge region. This results in a network-like nanotube arrangement which has a first (lower) group of mutually parallel nanotubes 28 along the sectional plane A and a second (higher lying) group of nanotubes 28 along the sectional plane B.

Die typischerweise einige 10 µm langen Nanoröhren 28 werden an ihren den Nickeldrähten 20 gegenüberliegenden Endabschnitten nachfolgend durch eine Metallisierung 30, beispielsweise mit Nickel, fixiert. In Fig. 1(d) ist die fertiggestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nanostruktur-Anordnung nach Abschluß der Fixierungsmetallisierung 30 dargestellt. The nanotubes 28, which are typically a few 10 μm long, are subsequently fixed at their end sections opposite the nickel wires 20 by a metallization 30 , for example with nickel. In Fig. 1 (d) the finished preferred embodiment of the invention nanostructure array after completion of the Fixierungsmetallisierung 30 is shown.

Besonders vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist die planare Anordnung der eindimensionalen Nanostrukturen (hier Nanoröhren 28), welche eine einfache Integration der Nanostruktur-Anordnung beispielsweise in Mikrofluidiksysteme ermöglicht. Vorteilhafterweise ist das Herstellungsverfahren, welches beispielhaft an dieser Ausführungsform der Nanostruktur-Anordnung beschrieben worden ist, vollständig kompatibel mit der in der Mikroelektronik gängigen CMOS- Technik. Folglich kann auf die ausgereiften und kostengünstigen Strukturierungsverfahren der Silizium- Halbleitertechnologie in vollem Umfang zurückgegriffen werden. The planar arrangement of the one-dimensional nanostructures (here nanotubes 28 ), which enables simple integration of the nanostructure arrangement, for example into microfluidic systems, is particularly advantageous in this embodiment. Advantageously, the manufacturing method, which has been described using this embodiment of the nanostructure arrangement as an example, is completely compatible with the CMOS technology common in microelectronics. As a result, the mature and inexpensive structuring methods of silicon semiconductor technology can be used in full.

Die in Fig. 1(d) gezeigte Ausführungsform der Nanostruktur- Anordnung eignet sich ferner als Permeationsgitter insbesondere für DNA-Analysen. Hierzu können elektrische Spannungen an die Nanoröhren 28 bezüglich einer Gateelektrode oder eines umgebenden Fluids angelegt werden, um so die Permeabilität des durch die Nanoröhren 28 gebildeten Permeationsgitters gezielt steuern zu können. The embodiment of the nanostructure arrangement shown in FIG. 1 (d) is also suitable as a permeation grid, in particular for DNA analyzes. For this purpose, electrical voltages can be applied to the nanotubes 28 with respect to a gate electrode or a surrounding fluid in order to be able to control the permeability of the permeation grid formed by the nanotubes 28 in a targeted manner.

Auch für Filteraufgaben, welche an sich keine elektrische Kontaktierung der Nanoröhren 28 erfordern, kann eine Beaufschlagung der Nanoröhren 28 mit einer elektrischen Spannung zu einem zusätzlichen steuerbaren Freiheitsgrad führen, wenn elektrisch geladene Moleküle bzw. Partikel gefiltert werden sollen. Im Zusammenhang mit dem konstruktiven Aufbau und der Funktionsweise des Permeationsgitters für eine DNA-Analyse wird auf die deutsche Patentanmeldung DE 101 22 659.4 verwiesen, deren Offenbarung insoweit Bestandteil dieser Anmeldung sein soll. Even for filter tasks that do not require electrical contacting of the nanotubes 28 per se, exposure of the nanotubes 28 to an electrical voltage can lead to an additional controllable degree of freedom if electrically charged molecules or particles are to be filtered. In connection with the construction and the mode of operation of the permeation grid for a DNA analysis, reference is made to the German patent application DE 101 22 659.4, the disclosure of which should be part of this application.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nanostruktur-Anordnung dargestellt. Ähnlich wie die anhand von Fig. 1(a) bis (d) beschriebene Ausführungsform umfaßt auch die Nanostruktur-Anordnung gemäß Fig. 2 eine netz- bzw. gitterartige Anordnung von (Kohlenstoff-)Nanoröhren 28, welche epitaktisch ausgehend von zwei L-förmig angeordneten Katalysatoreinrichtungen 32 aufgewachsen wurden. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wurden die freien Enden der Nanoröhren durch eine Fixierungsmetallisierung 34 (beispielsweise aus Nickel) auf der Siliziumnitridschicht festgelegt. In Fig. 2 shows another embodiment of a nanostructure array shown according to the invention. Similar to the embodiment described with reference to FIGS. 1 (a) to (d), the nanostructure arrangement according to FIG. 2 also comprises a network-like or lattice-like arrangement of (carbon) nanotubes 28 which is epitaxially starting from two L-shaped arranged catalyst devices 32 were grown. As in the embodiment according to FIG. 1, the free ends of the nanotubes were fixed on the silicon nitride layer by a fixing metallization 34 (for example made of nickel).

Im Unterschied zu der vorangegangenen Ausführungsform ist jedoch die Siliziumnitridschicht 14 außerhalb der Katalysatoreinrichtungen 32 und der Fixierungsmetallisierungen 34 bis auf elastische Stegverbindungen 36 durchgeätzt, so daß die von den Katalysatoreinrichtungen 32 ausgehenden Nanoröhren 28 in einem gegenüber dem Siliziumsubstrat 10 beweglich angeordneten Rahmen 38 angeordnet sind. In contrast to the previous embodiment, however, the silicon nitride layer 14 outside of the catalyst means 32 and the Fixierungsmetallisierungen is etched 34 to elastically bridge connections 36, so that the outgoing of the catalyst means 32 nanotubes are arranged in a relation to the silicon substrate 10 movably arranged frame 38 28th

Ferner weist die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform eine weitere Gruppe von Nanoröhren 40 auf, welche ausgehend von einer weiteren Katalysatoreinrichtung 42 ortsfest auf der Siliziumnitridschicht 14 den beweglichen Rahmen 38 mit den Nanoröhren 28 überlappen und an ihren gegenüberliegenden freien Enden durch eine weitere Fixierungsmetallisierung 44 an der Siliziumnitridschicht 14 festgelegt sind. Diese weitere Gruppe von Nanoröhren 40 ist somit ortsfest bezüglich des Siliziumwafers 10 angeordnet. Eine Auslenkung des beweglich aufgehängten Rahmens 38 bezüglich der diesen umgebenden Siliziumnitridschicht 14 führt damit zu einer Relativbewegung der Nanoröhren 40 gegenüber den dicht darunterliegenden Nanoröhren 28. Durch eine gezielte Verschiebung des beweglichen Rahmens 38 können somit sowohl die Form als auch die Größe der durch die Nanoröhren 28 und 40 gebildeten Nanoporen gezielt eingestellt werden. Furthermore, the embodiment shown in FIG. 2 has a further group of nanotubes 40 which, starting from a further catalyst device 42, overlap the movable frame 38 with the nanotubes 28 in a stationary manner on the silicon nitride layer 14 and at their opposite free ends by a further fixing metallization 44 the silicon nitride layer 14 are fixed. This further group of nanotubes 40 is thus arranged in a stationary manner with respect to the silicon wafer 10 . A deflection of the movably suspended frame 38 with respect to the silicon nitride layer 14 surrounding it thus leads to a relative movement of the nanotubes 40 with respect to the nanotubes 28 lying closely underneath. By deliberately moving the movable frame 38 , both the shape and the size of the nanopores formed by the nanotubes 28 and 40 can thus be set in a targeted manner.

Für eine gezielte Auslenkung bzw. relative Verschiebung des beweglichen Rahmens 38 kann eine (nicht dargestellte) Nanostrukturbewegungseinrichtung vorgesehen sein, welche elektrische, magnetische und/oder piezoelektrische Bewegungsmittel umfaßt. In einer einfachen Variante werden elektrostatische Kräfte zwischen geeigneten Elektroden erzeugt, durch welche der Rahmen 38 in der fensterartigen Ätzöffnung der Siliziumnitridschicht 14 bewegt werden kann. Hierzu können zusätzliche Elektrodenstrukturen an den die Ätzöffnung umgebenden Siliziumnitridrahmen und an den beweglichen Rahmen 38 angeordnet werden. Gleichermaßen können auch die Nanoröhren 28 bzw. 40 bei geeigneter Anordnung als Elektroden fungieren, indem beispielsweise die Fixierungsmetallisierungen 34 und 44 kontaktiert werden. Bezugszeichenliste 10 Silizium-Substrat
12 Siliziumnitrid-Schicht
14 Siliziumnitrid-Schicht
16 Siliziumoxid-Schicht
18 Siliziumnitrid-Schicht
20 Nickeldrähte (Katalysatoreinrichtung)
22 Siliziumoxid-Schicht
24 Wachstumspore für Nanoröhre
26 Durchlaßöffnung
28 Nanoröhren (eindimensionale Nanostrukturen)
30 Metallisierung der freien Enden
32 Katalysatoreinrichtung (2. Ausführungsform)
34 Fixierungsmetallisierung
36 elastische Stegverbindung
38 beweglicher Rahmen
40 Nanoröhren
42 Katalysatoreinrichtung
44 Fixierungsmetallisierung
For a targeted deflection or relative displacement of the movable frame 38 , a nanostructure movement device (not shown) can be provided, which comprises electrical, magnetic and / or piezoelectric movement means. In a simple variant, electrostatic forces are generated between suitable electrodes, by means of which the frame 38 can be moved in the window-like etching opening of the silicon nitride layer 14 . For this purpose, additional electrode structures can be arranged on the silicon nitride frame surrounding the etching opening and on the movable frame 38 . Likewise, the nanotubes 28 and 40 can also function as electrodes with a suitable arrangement, for example by contacting the fixing metallizations 34 and 44 . LIST OF REFERENCE NUMERALS 10 silicon substrate
12 silicon nitride layer
14 silicon nitride layer
16 silicon oxide layer
18 silicon nitride layer
20 nickel wires (catalyst device)
22 silicon oxide layer
24 growth pores for nanotubes
26 passage opening
28 nanotubes (one-dimensional nanostructures)
30 Metallization of the free ends
32 catalyst device ( 2nd embodiment)
34 Fixation metallization
36 elastic bar connection
38 movable frame
40 nanotubes
42 catalyst device
44 fixation metallization

Claims

1. Nanostructure arrangement with
at least one carrier device which has at least one passage opening ( 26 ) for fluids; and
at least two intersecting one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) which are arranged on the carrier device such that they cover the passage opening ( 26 ) in a fluid-permeable manner.

2. Nanostructure arrangement according to claim 1, wherein the one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) are nanowires and / or nanotubes.

3. Nanostructure arrangement according to claim 1 or 2, wherein the one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) are arranged such that they form a nanopore arrangement.

4. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein the carrier device comprises a layer ( 14 ) and the passage opening ( 26 ) is designed as a window in the layer ( 14 ).

5. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one of the nanostructures ( 28 ; 40 ) rests at its end portions on the carrier device and is exposed in its central portion.

6. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least a first and a second group are provided in essentially parallel one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) and the nanostructures of the first group are at least partially crossed with respect to the nanostructures of the second group.

7. The nanostructure arrangement according to claim 6, wherein the Nanostructures of the first group in a first level and the Nanostructures of the second group in one to the first Level arranged essentially parallel second level are.

8. The nanostructure arrangement according to claim 7, wherein the Carrier device has a layer structure and the levels of Groups essentially parallel to the layer plane of the Are layered structure.

9. nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein the nanostructures ( 28 ; 40 ) are arranged such that they form a felt-like structure which covers the passage opening ( 26 ) in a fluid-permeable manner.

10. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least two of the nanostructures ( 28 ; 40 ) are mechanically connected to one another at their crossing point.

11. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one of the nanostructures ( 28 ; 40 ) is metallized at least in regions.

12. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one of the nanostructures ( 40 ) is arranged to be movable relative to at least a second of the nanostructures ( 28 ) and a nanostructure movement device is provided for moving the at least one nanostructure ( 40 ).

13. The nanostructure arrangement according to claim 12, wherein the Nanostructure moving device electric, magnetic and / or piezoelectric moving means.

14. The nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one of the nanostructures ( 28 ; 40 ) is a nanotube and the carrier device comprises at least one catalyst device ( 20 ; 32 , 42 ) with at least one surface which is catalytically active for nanotube growth and which which adjoins at least one nanotube ( 28 ; 40 ).

15. Nanostructure arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one of the nanostructures ( 28 ; 40 ) is designed such that an electrical voltage can be applied to it.

16. Use of a nanostructure arrangement, in particular according to one of claims 1 to 15, as a filter for fluids, the nanostructure arrangement
at least one carrier device which has at least one passage opening ( 26 ) for fluids, and
a plurality of one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) which are arranged on the carrier device in such a way that they cover the passage opening ( 26 ) in a fluid-permeable manner.

17. Use according to claim 16, wherein the one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) are nanowires and / or nanotubes.

18. Use according to claim 16 or 17, wherein the carrier device has at least one channel section with a channel floor, two channel side walls and a channel ceiling and the one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) extend from the channel floor to the channel ceiling.

19. Use of a nanostructure arrangement, in particular according to one of claims 1 to 15, as a permeation grid for DNA analyzes, the nanostructure arrangement
at least one carrier device which has at least one passage opening ( 26 ) for fluids,
a plurality of one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) which are arranged on the carrier device in such a way that they cover the passage opening ( 26 ) in a fluid-permeable manner, and
comprises at least one voltage generating device for applying an electrical voltage to at least one of the nanostructures ( 28 ; 40 ).

20. A method for producing a nanostructure arrangement, in particular according to one of claims 1 to 15, with the steps:

- Providing a carrier device;

- Defining a passage opening ( 26 ) for fluids in the carrier device; and

- Arranging at least a first and a second one-dimensional nanostructure ( 28 ; 40 ) on the carrier device in such a way that the nanostructures ( 28 ; 40 ) intersect and cover the passage opening ( 26 ) in a fluid-permeable manner.

21. The method according to claim 20 with the further step:
Arranging at least one first catalyst device ( 20 ; 32 , 42 ) with at least one surface catalytically active for nanotube growth on the carrier device,
wherein arranging the nanostructures ( 28 ; 40 ) comprises growing nanotubes on the active surface of the catalyst device ( 20 ; 32 , 42 ).

22. The method according to claim 21 with the further step:
Arranging at least one second catalyst device ( 20 ; 32 , 42 ) with at least one surface catalytically active for nanotube growth on the carrier device,
wherein the arrangement of the nanostructures ( 28 ; 40 ) indicates such a growth of a first group of essentially parallel nanotubes on the active surface of the first catalyst device ( 20 ; 32 , 42 ) and such a growth of a second group of essentially parallel nanotubes the active surface of the second catalyst device ( 20 ; 32 , 42 ) comprises that the nanotubes of the first group are at least partially crossed with respect to the nanotubes of the second group.

23. The method according to claim 20, wherein the arrangement of the one-dimensional nanostructures ( 28 ; 40 ) comprises a microfluidic method in which prefabricated nanostructures are arranged from a suspension on the carrier device.

24. The method of claim 23, wherein the microfluidic method comprises the following steps:

- Defining at least one fluid channel with a channel inlet and a channel outlet between the carrier device and a channel auxiliary structure;

- Passing the suspension through the at least one fluid channel; and

- Remove the channel auxiliary structure.