Mis lecture introduction

Slide 1Mikrosysteme

Grundlagen Grundlagen Mikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme

Mikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und MedizinMikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und Medizin

EinführungEinführung

Dr. Marc R. DusseillerDr. Marc R. Dusseiller

Slide 2Mikrosysteme

LerninhalteLerninhalteMikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme

Slide 3Mikrosysteme

““Education is an admirable thing, but it is well to remember from time to time that Education is an admirable thing, but it is well to remember from time to time that

nothing that is worth knowing can be taught.”nothing that is worth knowing can be taught.”

Oscar WildeOscar Wilde, “, “The Critic as Artist”, 1890The Critic as Artist”, 1890

Irish dramatist, novelist, & poet (1854 - 1900)Irish dramatist, novelist, & poet (1854 - 1900)

Slide 4Mikrosysteme

LernzieleLernziele

Überblick und Systemverständnis über die LängenskalenÜberblick und Systemverständnis über die Längenskalen

Die Studierenden kennen...Die Studierenden kennen...• • die Vielfalt an Mikro- und Nanofabrikationsmethodendie Vielfalt an Mikro- und Nanofabrikationsmethoden

• • die Eingenschaften verschiedener Materialien in Mikrosystemendie Eingenschaften verschiedener Materialien in Mikrosystemen

• • Mikrosysteme für Biomedizinische AnwendungenMikrosysteme für Biomedizinische Anwendungen

• • Industrielle AnwendungsbeispieleIndustrielle Anwendungsbeispiele

Die Studierenden verstehen...Die Studierenden verstehen...• • die physikalischen & biochemischen Grundlagen von Sensorendie physikalischen & biochemischen Grundlagen von Sensoren

• • die Prozesse an der Grenzfläche Mikrosystem/Biologiedie Prozesse an der Grenzfläche Mikrosystem/Biologie

• • die Zusammenhänge über verschiedene Längenskalendie Zusammenhänge über verschiedene Längenskalen

Die Studierenden können...Die Studierenden können...• • ein angepasstes Verfahren auswählen im Engineering Alltagein angepasstes Verfahren auswählen im Engineering Alltag

Slide 5Mikrosysteme

LehrmethodenLehrmethoden

VorlesungVorlesung

GastreferateGastreferateev. zusammen mit LST Vollzeitev. zusammen mit LST Vollzeit

FallstudieFallstudieGruppenarbeitGruppenarbeit

u-LABu-LABein Morgenein Morgen

midQuiz/endQuizmidQuiz/endQuizZwischenprüfung und SemesterendprüfungZwischenprüfung und Semesterendprüfung

LiteraturLiteraturBuch und weiterführende ArtikelBuch und weiterführende Artikel

SelbststudiumSelbststudiumInternet, weiterführende Literatur, Vorbereitung auf Thema der nächsten VorlesungInternet, weiterführende Literatur, Vorbereitung auf Thema der nächsten Vorlesung

Assignments/SelbsttestsAssignments/Selbsttests

Slide 6Mikrosysteme

Zusammenhang zu anderen VorlesungenZusammenhang zu anderen Vorlesungen

Erforderliche Vorkenntisse:Erforderliche Vorkenntisse:

• 04-060 Materialien und Werkstoffe (MAW04-060 Materialien und Werkstoffe (MAW))• 01-010 Physik01-010 Physik• 01-060 Chemie01-060 Chemie• 0x-xxx Biologie0x-xxx Biologie

Slide 7Mikrosysteme

KernlehrinhaltKernlehrinhalt

Längenskalen in der FabrikationLängenskalen in der Fabrikation

Device - Mikrosystemintegration Mikrofabrikation Nanomanipultion

Slide 8Mikrosysteme


Längenskalen in der Physik und ChemieLängenskalen in der Physik und Chemie

Interaktion mit Strahlung

Elektromagnetische Strahlung

(Licht, Radio, Röntgen etc..)

Frequenz

Wellenlänge

Energie

Längenskala

Slide 9Mikrosysteme


Längenskalen in der BiologieLängenskalen in der Biologie

Slide 10Mikrosysteme


Vernetzung verschiedener Disziplinen & SystemverständnisVernetzung verschiedener Disziplinen & Systemverständnis


Vorlesung 2.0Vorlesung 2.0

MIS_wikiMIS_wikihttp://www.dusseiller.ch/mis_wiki/http://www.dusseiller.ch/mis_wiki/

NewsNews

UnterlagenUnterlagen

Weiterführende LiteraturWeiterführende Literatur

MitarbeitMitarbeit

InteraktionInteraktion

PublikationPublikation

login nötiglogin nötig

Gastreferate tbaGastreferate tba

Informationen perInformationen per

http://www.dusseiller.ch/mis_wiki/


Pflichtliteratur zur VorlesungPflichtliteratur zur Vorlesung

Fundamentals of BioMEMS and Medical MicrodevicesFundamentals of BioMEMS and Medical MicrodevicesSteven S. SalitermanSteven S. Saliterman

ISBN: 978-0-8194-5977-0 ISBN: 978-0-8194-5977-0 Hardcover 576 pages January 2006Hardcover 576 pages January 2006Preis US ca $107.00 bei amazon USPreis US ca $107.00 bei amazon US

The world is on the threshold of a revolution that will change medicine and how The world is on the threshold of a revolution that will change medicine and how patients are treated forever.patients are treated forever.

Bringing together the creative talents of electrical, mechanical, optical and Bringing together the creative talents of electrical, mechanical, optical and chemical engineers, materials specialists, clinical-laboratory scientists, and chemical engineers, materials specialists, clinical-laboratory scientists, and physicians, the science of biomedical microelectromechanical systems physicians, the science of biomedical microelectromechanical systems (bioMEMS) promises to deliver sensitive, selective, fast, low cost, less (bioMEMS) promises to deliver sensitive, selective, fast, low cost, less invasive, and more robust methods for diagnostics, individualized treatment, invasive, and more robust methods for diagnostics, individualized treatment, and novel drug delivery.and novel drug delivery.

This book is an introduction to this multidisciplinary technology and the current This book is an introduction to this multidisciplinary technology and the current state of micromedical devices in use today. The first text of its kind state of micromedical devices in use today. The first text of its kind dedicated to bioMEMS training. Fundamentals of BioMEMS and Medical dedicated to bioMEMS training. Fundamentals of BioMEMS and Medical Microdevices is Suitable for a single semester course for senior and Microdevices is Suitable for a single semester course for senior and graduate-level students, or as an introduction to others interested or already graduate-level students, or as an introduction to others interested or already working in the field.working in the field.

& weiterführende wissenschaftlilche Artikel& weiterführende wissenschaftlilche Artikel


Weiterführende LiteraturWeiterführende Literatur


ÜberblickÜberblickMikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme

Vorschau über den gesamten StoffVorschau über den gesamten Stoff


Lehrinhalt – Übersicht ThemenLehrinhalt – Übersicht Themen

•

CMOS Verfahren zur Herstellung eines Transistors

Geschichtliche HintergründeGeschichtliche Hintergründe

•

Integrierter Schaltkreis, 1961Integrierter Schaltkreis, 1961

Erster Transistor, 1947Erster Transistor, 1947LithographieLithographie

Photgraphie



Mikrosysteme auf verschiedenen GrössenordnungenMikrosysteme auf verschiedenen Grössenordnungen

•




MikrofabrikationstechnikenMikrofabrikationstechniken

• ReinraumtechnikenReinraumtechniken• PhotolithographiePhotolithographie• TrockenätzverfahrenTrockenätzverfahren• BeschichtungsverfahrenBeschichtungsverfahren• NassätzverfahrenNassätzverfahren• ReplikationsverfahrenReplikationsverfahren




Materialien - GrundlagenMaterialien - Grundlagen



Materialien in MikrosystemenMaterialien in Mikrosystemen

• SiliziumSilizium• MetalleMetalle• KunststoffeKunststoffe• BiomaterialienBiomaterialien• ProteineProteine

Metall nach Wegätzen eines CMOS Chips

Mikrofabriziertes Kunststoffprodukt



Oberflächen und Bio-GrenzflächenOberflächen und Bio-Grenzflächen

• Natürliche OxidschichtenNatürliche Oxidschichten• anorganisch Beschichtungenanorganisch Beschichtungen• Polymere BeschichtungenPolymere Beschichtungen• Biochemische BeschichtungenBiochemische Beschichtungen• Patterning MethodenPatterning Methoden

AlbuminOxidschichten Biologisch/künstliche Nanoarchitektur



Mikroinjektions SystemeMikroinjektions Systeme

Was ist das?


Hochschule für LifesciencesHochschule für Lifesciences

Material: StahlMaterial: Stahl

Grösse: 900 Grösse: 900 μμm Durchmesser, Öffnung der Spitze 15 m Durchmesser, Öffnung der Spitze 15 μμm m

Bearbeitung: Schleifen, Drahterosion und PolierenBearbeitung: Schleifen, Drahterosion und Polieren

Anwendung: Spotting von MicroarraysAnwendung: Spotting von Microarrays

Hergestellt in Zusammenarbeit mit einem Industrie-PartnerHergestellt in Zusammenarbeit mit einem Industrie-Partner

Prof. U. Pieles für „Nano ist Spitze“ WettbewerbProf. U. Pieles für „Nano ist Spitze“ Wettbewerb

Was ist das eigentlich?



Mikrofluidik – Fabrikation, Materialien (Physik und Lab-on-a-Chip Mikrofluidik – Fabrikation, Materialien (Physik und Lab-on-a-Chip Anwendungen in der Vorlesung Fludik, 2. Teil)Anwendungen in der Vorlesung Fludik, 2. Teil)



BioMEMS & Mikro ZellkulturenBioMEMS & Mikro Zellkulturen

• AnwendungsbeispieleAnwendungsbeispiele• In-Vitro DiagnostikIn-Vitro Diagnostik• Wasser AnalyseWasser Analyse• High-Throughput PCRHigh-Throughput PCR• BiosensorenBiosensoren• 3-D Zellkultur3-D Zellkultur



Implantierbare Mikrosysteme – Basics (Vertiefung im 5. Semester)Implantierbare Mikrosysteme – Basics (Vertiefung im 5. Semester)



Hybride Systeme – Brain-Computer Interface?Hybride Systeme – Brain-Computer Interface?

Neuron auf einem Chipwww.biochem.mpg.de/mnphys/

Schnecken Neuronzelle auf einer Elektrode.

Gastreferat?

Ayanda Microsystems?

http://www.biochem.mpg.de/mnphys/



NanotechnologienNanotechnologien

AFM Gold Nanopartikel auf Zellwand

Atome mit STM positioniert AFM - Protein-DNA Interaktion DNA self assembly



Nanomedizin – Visionen – Ethik – Risiko Nanomedizin – Visionen – Ethik – Risiko



Systemintegration und Industrielle AnwendungenSystemintegration und Industrielle Anwendungen

Schluckbare Kamera für Gastroendoskopiewww.givenimaging.com/

GeneChip Microarrays für DNA Analysewww.affymetrix.com

Nanopump für Insulin-Injektionssystemewww.debiotech.ch



GastreferateGastreferate

Lab-on-a-Chip, Dr. Didier FalconnetBiocartis, Lausanne


Über meine MMS ErfahrungenÜber meine MMS Erfahrungen

DissertationDissertationhttp://e-collection.ethbib.ethz.ch/cgi-bin/show.pl?type=diss&nr=16433http://e-collection.ethbib.ethz.ch/cgi-bin/show.pl?type=diss&nr=16433

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