Entwicklung eines integrierten, nanoskaligen Quecksilbersensors auf Basis chemisch abgeschiedener Goldschichten

Eine Verkleinerung der Strukturweiten in der Halbleitertechnik bietet u.a. Vorteile einer höheren Schaltfrequenz und geringeren Gatekapazität. Ein weiterer, auch aus wirtschaftlichem Gesichtspunkt wichtiger Aspekt ist die geringere Fläche eines einzelnen Transistors, aus der eine höhere Packungsdichte und damit bei gleicher Transistoranzahl geringerer Siliziumflächenbedarf resultiert. Um Strukturen in Größenordnungen von sub-100 nm erstellen zu können, sind neben technologischen Aspekten, die verwendeten Lithographiesysteme ein entscheidender Faktor. Im industriellen Halbleiterbereich stellt die Anschaffung aktueller Lithographiesysteme einen erheblichen Kostenfaktor dar. Für öffentliche Forschungseinrichtungen sind diese Geräte schwer zu finanzieren, so dass für die in dieser Arbeit hergestellten nanoskaligen (sub-100 nm) Strukturen das Depositions- und Rückätzverfahren zur Anwendung kommt. Dieses Verfahren ermöglicht es, mittels konventioneller (kostengünstiger) Abscheide- und Ätzanlagen Strukturen im sub-100 nm Bereich zu definieren bzw. zu erstellen. Eine solche, nach dem genannten Verfahren erstellte poly-Siliziumstruktur findet in der vorliegenden Arbeit Anwendung als nanoskaliger Quecksilbersensor. Das Detektionsprinzip basiert auf der Amalgamierung einer wenige zehn Nanometer dicken Goldschicht, aufgebracht auf einem mittels Depositions- und Rückätzverfahrens erstellten sub-100 nm breiten poly-Siliziumsteg, in der zu detektierenden Quecksilberatmosphäre. Als Messgröße wird die aus der Amalgamierung resultierende Änderung des Ohm’schen Widerstandes herangezogen. Bei dem vorgestellten Sensor handelt es sich nicht um einen Wegwerfsensor („Disposalsensor“), das verwendete Prinzip erlaubt vielmehr die Nutzung des Nanostegs als Wärmequelle (Widerstandsheizdraht), wodurch eine Desorption des Quecksilbers von der Goldoberfläche und damit eine Regenerierung des Sensors durchgeführt werden kann. Dies ermöglicht die wiederholte Verwendung des Sensors zur Quecksilberdetektion. Um den finanziellen Aufwand des Herstellungsverfahrens zu minimieren und die von technologischer Seite erforderliche konforme, von allen Seiten den Sensor-Nanosteg umschließende Goldschicht aufzubringen, ist der Ansatz der chemischen Abscheidung in wässriger Lösung in einem zweistufigen Prozess, beginnend mit der Aufbringung einer Nukleationsschicht aus Gold-Nanopartikeln und anschließender Nutzschichtaufwachsung in einer Formierlösung verfolgt und auf seinen Einsatz und Verwendbarkeit hin untersucht und angewendet worden

River fragmentation increases localized population genetic structure and enhances asymmetry of dispersal in bullhead ( Cottus gobio )

Man-made habitat fragmentation is a major concern in river ecology and is expected to have particularly detrimental effects on aquatic species with limited dispersal abilities, like the bullhead (Cottus gobio). We used ten microsatellite markers to investigate small-scale patterns of gene flow, current dispersal and neutral genetic diversity in a morphologically diverse river where fragmented and unfragmented sections could be compared. We found high genetic differentiation between sampling sites with a maximum F ST of 0.32 between sites separated by only 35 km. A significant increase of genetic differentiation with geographical distance was observed in the continuous river section as well as in the full dataset which included headwater populations isolated by anthropogenic barriers. Several lines of evidence are consistent with the hypothesis that such barriers completely block upstream movement while downstream dispersal may be little affected. In the unfragmented habitat, dispersal rates were also higher in the direction of water flow than against it. The resulting asymmetry in gene flow likely contributes to the decrease of genetic variation observed from the lower reaches towards the headwaters, which is particularly pronounced in physically isolated populations. Our findings suggest that headwater populations, due to their isolation and low genetic variation, may be particularly vulnerable to extinctio