Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zauberkunststücke mit Gold und Glas

07.11.2005


Goldpartikel, deren Größe und Gestalt sich einstellen lässt, machen Gläser zu neuen Werkstoffen für optoelektronische Anwendungen.



Schon die alten Römer kannten ein Verfahren, um Gläser durch Zusatz von Gold zu färben. Die Gläser sind zunächst farblos und nehmen beim kontrollierten Erhitzen eine rubinrote Farbe an. Ursache für diese Färbung sind fein verteilte Goldcluster. Die Lichtabsorption beruht auf einer gemeinsamen Schwingung der Leitungselektronen aller Goldatome in solch einem Cluster, einer so genannten Plasmonschwingung. Durch Veränderungen von Größe, Form oder den elektrischen Eigenschaften der Umgebung der Partikel sollte sich die Frequenz der Schwingung und damit auch die Farbe des absorbierten Lichtes beeinflussen lassen. Auf diese Weise könnte man dann Materialien herstellen, die sich zum Einsatz in nanophotonischen Bauteilen eignen. Dazu gehören zum Beispiel winzige optoelektronische Schaltkreise oder optische Speicher.



Wie das gehen sollte, war bisher fraglich, denn die Chemie von Gold im Glas galt lange als Mysterium. Durch jetzt veröffentlichte Untersuchungen konnten K. Rademann und M. Eichelbaum in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) den Schleier um dieses Geheimnis ein wenig lüften. Dazu stellten sie zunächst Kalk-Natron-Silikat-Gläser her, die Goldtrichlorid enthielten. Diese Gläser bestrahlten sie fünf Minuten lang mit Synchrotronstrahlung. Synchrotronstrahlung ist äußerst energiereiches Licht von hoher Intensität. Sie entsteht, wenn Elektronen stark beschleunigt werden - im Synchrotron erreichen sie beinahe Lichtgeschwindigkeit - und dann von einem Magneten abgelenkt werden.

Das Synchrotronlicht bewirkte die photochemische Reduktion der dreiwertigen Gold-Ionen zu elementarem Gold und damit eine gleichmäßige bräunliche Färbung in den bestrahlten Arealen der Gläser. Diese wurden nun über längere Zeit (30-45 Minuten) auf über 550 °C erhitzt. Dabei entwickelte sich die für die Plasmonschwingung charakteristische rote Farbe - ein Hinweis auf das Zusammenwachsen von Goldclustern mit einem Radius zwischen ca. 3 und ca. 6 nm, abhängig von der Dauer der Behandlung und der gewählten Temperatur. Mit steigender Größe der Goldpartikel beobachteten die Forscher eine Rotverschiebung der Plasmonschwingung, also eine Verschiebung in längerwellige Bereiche des Spektrums.

Durch schlichtes Erhitzen lässt sich so die Größe von Goldpartikeln in vorher mit Licht aktivierten Gläsern und damit die Absorptionswellenlänge der Plasmonschwingung einstellen. Dies ist eine Voraussetzung für ihren Einsatz als nanoskalige Bauteile von optoelektronischen Schaltkreisen.

Autor: Klaus Rademann, Humboldt-Universität zu Berlin (Germany), http://www.chemie.hu-berlin.de/agrad/index.html

Angewandte Chemie: Presseinfo 44/2005

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.chemie.hu-berlin.de/agrad/index.html
http://presse.angewandte.de

Weitere Berichte zu: Plasmonschwingung Schaltkreis Schwingung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Materialwissenschaft: Widerstand wächst auch im Vakuum
22.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften