Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chamäleon für die Optoelektronik

16.07.2007
Optische Halbleiter aus Magnetteilchen ändern ihre Farbe abhängig von der Magnetfeldstärke

Eine Flüssigkeit, die auf Knopfdruck ihre Farbe ändert, und ganz nach Wunsch jede Regenbogenfarbe annehmen kann? In der Zeitschrift Angewandte Chemie hat ein Forscherteam um Yadong Yin von der University of California (Riverside, USA) das Geheimnis ihrer wundersamen Flüssigkeit verraten: Nanoskopische Partikel aus magnetischen Kriställchen, beschichtet mit einer Kunststoffhülle, organisieren sich in der Lösung zu so genannten photonischen Kristallen - einer Art Halbleiter für Licht. Wird ein Magnetfeld angelegt, ändern sich die optischen Eigenschaften der Kristalle, ihre Farbe lässt sich über die Stärke des Feldes sehr präzise justieren.

Bei den Kristallen handelt es sich nicht um "konventionelle" Kristallgitter aus Ionen oder Molekülen, wie wir sie z.B. als Salzkristalle kennen, sondern um kolloidale Kristalle, periodische Strukturen, die sich von selbst aus gleichgroßen, feinst in einer Flüssigkeit verteilten Feststoffpartikeln aufbauen. Kolloidale Kristalle lassen sich zu geringen Kosten und in großem Maßstab herstellen - und können als photonische Kristalle genutzt werden. Photonische Kristalle sind das optische Analogon zu elektronischen Halbleitermaterialien. Analog zu ihren elektronischen Pendants haben sie photonische Bandlücken, Bereiche verbotener Energien, also Wellenlängen, für die der photonische Kristall undurchlässig ist. Diese optische Eigenschaften hängen von den räumlichen Verhältnissen im Kristall ab. Von größtem Interesse sind photonische Kristalle, deren verbotene Bänder variabel sind und sich als Antwort auf einen äußeren Reiz rasch und präzise einstellen lassen. Diese Forderungen waren bisher kaum zu erfüllen.

Ein solcher Reiz kann z.B. ein Magnetfeld sein, wenn die Kristalle aus magnetischen Materialien bestehen, etwa Eisenoxid. Das Problem dabei: Die Magnetisierung bleibt erhalten, sobald die Partikel zu größeren Domänen anwachsen (Ferromagnetismus). Yin und sein Team fanden eine Lösung: Sie beschichten nanoskopische Eisenoxid-Partikel mit dem Kunststoff Polyacrylat. So entstehen separate Nanokristallcluster, die sich in Lösung zu kolloidalen photonischen Kristallen organisieren. Die Kräfte des Magnetfelds wirken auf jeden einzelnen Cluster und verändern dabei die Abstände zwischen den Clustern im Kristallgitter. In Abhängigkeit vom Abstand vom Magneten und damit von der Feldstärke ändert sich die Farbe der Kolloidkristalle quer durch alle Regenbogenfarben. Die Antwort ist sehr schnell und völlig reversibel, da die Nanokristalle innerhalb der Cluster so klein sind, dass sie ihre Magnetisierung nach Abschalten des Magnetfelds wieder verlieren (Superparamagnetismus). Potenzielle Anwendungsfelder für diese schaltbaren "optischen Halbleiter" sind neuartige optoelektronische Bauteile für die Telekommunikation, Displays und Sensoren.

Angewandte Chemie: Presseinfo 28/2007

Autor: Yadong Yin, University of California, Riverside (USA), http://www.chem.ucr.edu/index.html?main=faculty&facsort=profile&faculty=yin

Angewandte Chemie, doi: 10.1002/ange.200701992

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.chem.ucr.edu/index.html?main=faculty&facsort=profile&faculty=yin

Weitere Berichte zu: Cluster Flüssigkeit Kristall Magnetfeld

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Traum von einem Schaum
19.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Nano-Kapseln ermöglichen Produktion von spezifischen Stoffwechselmolekülen
19.09.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

10. Cottbuser Medienrechtstage zu »Fake News, Hate Speech und Whistleblowing«

18.09.2017 | Veranstaltungen

26. bis 30. September: Größte deutsche Pharmazeuten-Konferenz findet in Saarbrücken statt

18.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Simulation von Energienetzwerken für Strom, Gas und Wärme

19.09.2017 | Energie und Elektrotechnik

Positron trifft Kernspin

19.09.2017 | Medizintechnik

Nano-Kapseln ermöglichen Produktion von spezifischen Stoffwechselmolekülen

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie