Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneller und leistungsfähiger durch „Defekte“

20.11.2007
  • Dreidimensionale photonische Kristalle werden die Telekommunikation revolutionieren
  • BASF-Wissenschaftler forschen in dem EU-Projekt „NewTon“

Kleiner, schneller, leistungsfähiger: Wissenschaftler der BASF wirken daran mit, die Telekommunikation der Zukunft zu revolutionieren – mit Hilfe von dreidimensionalen photonischen Kristallen. In einem dreijährigen Projekt forscht BASF gemeinsam mit Partnern wie dem Laser Zentrum Hannover e.V., Thales Aerospace Division, Photon Design Ltd., der Technical University of Denmark und der Ecole Nationale Superieure des Telecommunications de Bretagne an der Entwicklung dieser Kristalle. Bis Ende 2008 entwickeln die Partner des Projekts „NewTon“ erste funktionstüchtige Komponenten dieser neuen Technologie. Langfristiges Ziel ist der Einsatz von dreidimensionalen photonischen Kristallen als Bauelemente in der Telekommunikation. Das Projekt wird zur Hälfte von der Europäischen Union gefördert.

Mittels Licht können um ein Vielfaches mehr Informationen in der gleichen Zeit transportiert werden als bisher mit Hilfe von elektrischen Signalen. Deshalb werden beispielsweise Telefongespräche, Webseiten, Fotos oder Musik inzwischen immer häufiger in optischen Kabeln übertragen. Diese Technologie hat zurzeit aber noch eine Schwachstelle an den Netzknotenpunkten. An diesen Knoten wird tatsächlich die Steuerung zum Endverbraucher immer noch elektrisch durchgeführt, weil es noch keinen wettbewerbsfähigen kompakten rein optischen Steuerungsprozessor gibt. Das kostet Zeit und Energie.

Hier setzt die Forschung der BASF und ihrer Partner an. Sie entwickeln einen photonischen Kristall, der in der Lage ist, abhängig vom Beobachtungswinkel nur ausgewählte Farben des weißen Lichts zu reflektieren. Bekannt ist das Phänomen aus der Natur: Auch die schillernde Farbenpracht von Schmetterlingsflügeln beruht auf den Eigenschaften photonischer Kristalle.

„Ein strukturierter dreidimensionaler photonischer Kristall könnte die Schlüsselkomponente für einen kompakten optischen Halbleiter oder sogar für einen rein optischen Steuerungsprozessor sein“, so die Meinung von Dr. Reinhold J. Leyrer, Projektleiter der BASF in der Polymerforschung. „Eine Umwandlung von optischen Signalen in elektrische Signale wäre dann überflüssig.“ Doch dazu müssen die Wissenschaftler erst einen stabilen, strukturierten dreidimensionalen photonischen Kristall entwickeln. Und genau das ist das Ziel des EU-Projekts „NewTon“. Grundlegende Forschungsprojekte dieser Art eignen sich besonders gut dazu, auf europäischer Ebene bearbeitet zu werden, um die branchenübergreifende Kompetenz Europas auf diesem Gebiet zu bündeln und damit die Wettbewerbsfähigkeit der gesamten Region und aller beteiligten Industriezweige zu fördern.

Ausgangsstoffe für die Herstellung solcher Kristalle sind wässrige Dispersionen, eine Kernkompetenz der BASF. Solche Dispersionen enthalten etwa 200 Nanometer große Polymerkügelchen, die beim Verdunsten der Flüssigkeit zu einem homogenen schützenden Film zusammenfließen, wie es beispielsweise bei den Anstrichfarben gewünscht wird. In Abhängigkeit von der chemischen Struktur der Polymerkügelchen können diese sich aber auch in einem regelmäßigen Gitter anordnen, und einen Kristall bilden. Die Herausforderung für die Ludwigshafener Wissenschaftler liegt darin, die in den Dispersionen enthaltenen Polymerkügelchen auf 1000 Nanometer so zu vergrößern, dass alle Teilchen exakt den gleichen Durchmesser haben. Außerdem bringen sie mit Hilfe der Emulsionspolymerisation eine zusätzliche, weniger als 20 Nanometer dünne Struktur auf die Polystyrol-Kügelchen auf. So soll sich ein möglichst stabiler, großvolumiger, dreidimensionaler Kristall entwickeln, in den einer der Projekt-Partner anschließend die gewünschte Struktur, die so genannten Störstellen, einschreibt.

Das Licht bestimmter Wellenlängen breitet sich dann entlang dieser Störstellen aus, selbst um scharfe Kanten herum: Der photonische Kristall wird so zum Lichtwellenleiter und übernimmt damit die Kontrolle über die Ausbreitung von Licht. Das so entstandene strukturierte Kristallgitter dient im weiteren Herstellungsprozess als Schablone bzw. als Templat, wie es die Wissenschaftler nennen. Die Abstände zwischen den Polymerkügelchen im Kristallgitter werden mit Silizium gefüllt. Anschließend „brennen“ die Forscher die Polymerkügelchen aus dem Gitter heraus. Das Ergebnis: eine zum ursprünglichen Kristall spiegelbildliche, stabile Struktur. In der Telekommunikation könnten solche Kristalle als Komponenten für einen rein optischen Steuerungsprozessor eingesetzt werden.

Besonders die Hersteller von Bauteilen für die Telekommunikation würden vom Einsatz der photonischen Kristalle profitieren. Da sie kleiner sind, als elektronische Bauteile, würden auch die Geräte immer kleiner und kostengünstiger werden – bei einer gleichzeitig höheren Leistung. Außerdem wären die Bauteile und Geräte, die auf photonischen Kristallen aufbauen, widerstandsfähiger und weniger anfällig für elektromagnetische Strahlung. Von diesen Vorteilen werden die Endverbraucher profitieren. Informationsübertragung durch elektrische Leitung ist auf lange Sicht ein Hindernis für die Geschwindigkeit und die Übertragungskapazität in der Telekommunikation. Deshalb ist es ein langfristiges Ziel eine Kommunikationstechnologie zu verwirklichen, die vollständig auf Informationsübertragung über Lichtwellen basiert. Die Forschungsarbeit des Projekts „NewTon“ legt den Grundstein dafür.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter: www.projectnewton.com

Die BASF ist das führende Chemie-Unternehmen der Welt: The Chemical Company. Ihr Portfolio umfasst Chemikalien, Kunststoffe, Veredlungsprodukte, Pflanzenschutzmittel und Feinchemikalien sowie Erdöl und Erdgas. Ihren Kunden aus nahezu allen Branchen hilft die BASF als zuverlässiger Partner mit hochwertigen Produkten und intelligenten Systemlösungen erfolgreicher zu sein. Die BASF entwickelt neue Technologien und nutzt sie, um sich zukünftigen Herausforderungen zu stellen und zusätzliche Marktchancen zu erschließen. Sie verbindet wirtschaftlichen Erfolg mit dem Schutz der Umwelt und gesellschaftlicher Verantwortung und leistet so einen Beitrag zu einer lebenswerten Zukunft. Die BASF beschäftigt rund 95.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und erzielte im Jahr 2006 einen Umsatz von 52,6 Milliarden €. Weitere Informationen zur BASF im Internet unter www.basf.de.

| BASF-News
Weitere Informationen:
http://www.projectnewton.com
http://www.basf.de

Weitere Berichte zu: Dispersion Kristall Nanometer Polymerkügelchen Steuerungsprozessor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Schutz vor Angriffen dank flexibler Programmierung
22.03.2017 | FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Störungsfreie Kommunikation für die Fabriken von morgen
22.03.2017 | Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie