Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Künstliche Edelsteine für die Telekommunikation

15.12.2014

Wer lässt sich nicht beeindrucken vom schillernden Farbenspiel von Opalen und anderen Edelsteinen?

Inspiriert von der Interaktion der Opale mit Licht forscht Dr. Alexander Kühne an der Herstellung künstlicher Edelsteine für einen zukünftigen Einsatz im Bereich der Telekommunikation, der Photonik und der Biomedizin. Sein Forschungsziel findet Anerkennung: Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert nun seine neue Nachwuchsgruppe am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen. Die Fördersumme beträgt gut eine Million Euro und beläuft sich auf einen Zeitraum von vier Jahren.


Künstliche Opale und eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Partikelstruktur

Bild: A. Kühne / DWI

Opale – natürlich vorkommende ebenso wie künstliche – bestehen aus winzigen Partikeln, die Lichtwellen verändern. Beispielsweise reflektieren sie bestimmte Lichtwellen und lassen andere Lichtwellen passieren. In seiner BMBF-Arbeitsgruppe stellt Alexander Kühne derartige Partikel in einem komplexen chemischen Verfahren her.

Im nächsten Schritt nutzen die Wissenschaftler ein Spinnverfahren, um die Partikel im Inneren einer lichtleitenden Faser zu positionieren. Alternativ können sie die Partikel per Tintenstrahldruck gezielt auf einer Oberfläche platzieren. Bei beiden Techniken fügen sich die Partikel zu geordneten Opalstrukturen zusammen. „Durch das Zusammenspiel von Struktur, Farbigkeit und Fluoreszenz können die Partikel in dem Opal auf ganz unterschiedliche Weise mit Licht in Wechselwirkung treten“, erklärt Kühne.

Der 33-Jährige kombiniert damit in einem einzigen System alle drei in der Natur vorkommenden Möglichkeiten, Farbe zu erzeugen: Die Absorption, wie bei normalen Farbstoffen, die Emission, wie beim Fluoreszenzeffekt und die Reflektion, welche durch die besondere Opalstruktur der Partikel erzeugt wird.

„Verwendung finden sollen unsere Materialien als Manipulatoren in lichtleitenden Datenkabeln, wo sie für schnellere, effizientere Kommunikationswege sorgen sollen. Denkbar ist auch die Verarbeitung in spezielle Sicherheitskennzeichnungen, zum Beispiel für Medikamentenpackungen.“ Die aktuellen Herausforderungen für Kühnes Team sind allerdings noch einige Schritte von der Anwendung entfernt. „Momentan arbeiten wir daran, eine Vielzahl von Partikeln mit exakt gleicher Größe herzustellen und verschiedene Fluoreszenzfarben in einem System zu kombinieren.“

Kühne studierte Chemie in Köln und Glasgow und promovierte bei Richard Pethrick an der University of Strathclyde in Glasgow. Nach Postdoc-Aufenthalten bei Klaus Meerholz in Köln und David Weitz in Harvard ist er seit Dezember 2011 wissenschaftlicher Mitarbeiter am DWI. Mit den Arbeiten seiner BMBF-geförderten Nachwuchsgruppe baut er auf seine Erfahrungen mit nanostrukturierten Polymerfilmen für organische Laser auf.

Dr. Janine Hillmer | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Beschichtung bei Industrieanlagen soll Emissionen senken
12.12.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten
07.12.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rest-Spannung trotz Megabeben

13.12.2017 | Geowissenschaften

Computermodell weist den Weg zu effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

13.12.2017 | Medizin Gesundheit

Winzige Weltenbummler: In Arktis und Antarktis leben die gleichen Bakterien

13.12.2017 | Geowissenschaften