Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie DVDs ticken: PhysikerInnen der Uni Graz gelang erstmals Einblick in die Oberfläche von Gläsern

16.02.2011
DVDs werden millionenfach produziert, bis vor kurzem waren die chemisch-physikalischen Schreibprozesse dahinter allerdings ein Rätsel. Einem internationalen Forscher-Team um „Famelab“-Gewinner Dr. Wolfram Steurer gelang nun an der Uni Graz mittels Röntgenstrahlung der Durchbruch.

Die WissenschafterInnen fanden einen Weg, wie Oberflächen mit ungeordneter Struktur atomar, also im Nanobereich, abgebildet werden können. Damit stehen der Wissenschaft neue Methoden zur Verfügung, Oberflächen wie jene einer DVD im Detail zu untersuchen und das gesamte Produkt technisch zu verbessern. Die zukunftsweisenden Ergebnisse wurden kürzlich im Forschungsmagazin „Nature Communications“ veröffentlicht.

Geheimnis des Chaos gelüftet.

Nach den Gesetzen der Physik werden Oberflächen grob in zwei Kategorien unterteilt: in geordnete und ungeordnete. Geordnete Oberflächen, wie zum Beispiel die von Kristallen, können dank der periodischen Anordnung ihrer Atome extrem präzise abgebildet werden. „Im Gegensatz dazu sind ungeordnete Oberflächen ein nahezu unbeschriebenes Blatt“, erklärt Steurer. PhysikerInnen der Uni Graz haben dieses Geheimnis jetzt gelüftet: Mittels gestreuter Röntgenstrahlen, die unter einem sehr flachen Winkel auf die Oberfläche auftreffen, gelangen ihnen zum ersten Mal experimentelle Einblicke in die Anordnung der chemischen Bindungen an der Oberfläche eines Selen-Glases. „Selen gehört zur Klasse der chalkogeniden Materialien, deren ganz besondere Eigenschaften bei optischen Speichermedien wie DVDs angewandt werden“, informiert der Physiker.

Steurers Team machte sich bei seinen Untersuchungen einen Effekt der Röntgenstrahlung, die Totalreflektion, zunutze. Der Forscher erklärt: „Wer schon mal Fische in einem Aquarium beobachtet und schräg von unten gegen die Wasseroberfläche geschaut hat, sieht dort die Spiegelung des Aquariumbodens. Diese Totalreflektion von Licht tritt beim Übergang von einem dichteren Medium, wie etwa Wasser, zu einem optisch dünneren Medium, zum Beispiel Luft, auf.“ Bei Röntgenstrahlen gibt es den Effekt auch, nur dass er dort beim Übergang vom dünneren ins dichtere Medium stattfindet. Bei ihren Forschungen leiteten die WissenschafterInnen in einem ersten Schritt Röntgenstrahlen unter einem sehr flachen Einfallswinkel auf eine ungeordnete Oberfläche. „Diese Strahlen werden so vollständig reflektiert, im Gegensatz zu sichtbarem Licht“, erklärt Steurer.

Neuartige Mess-Methode.

Bei der Kollision mit der Oberfläche können die auftreffenden Lichtteilchen Atome zu Schwingungen anregen und so Energie abgeben oder die Energie von bereits vibrierenden Atomen aufnehmen. Die Energieverteilung der gestreuten Lichtteilchen wird im Anschluss gemessen und spiegelt die Dynamik der Oberfläche wieder. In einem zweiten Schritt wird das experimentell aufgenommene Schwingungsspektrum analysiert und mit Modellrechnungen verglichen. Das so erworbene Wissen spielt auch eine wichtige Rolle in den Nanotechnologien und der Katalysatorforschung.

T. Scopigno, W. Steurer , S.N. Yannopoulos, A. Chrissanthopoulos, M. Krisch, G. Ruocco, and T. Wagner, Vibrational dynamics and surface structure of amorphous selenium, Nature Communications, Februar 2011. DOI: 10.1038/ncomms1197

Kontakt:
Dr. Wolfram Steurer
Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz
Tel.: +43 (0) 316 / 380-1627
Mobil: +43 (0) 699 / 81890568
E-Mail: wolfram.steurer@uni-graz.at

Gudrun Pichler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-graz.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
17.08.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Wolkenmacher“: Wie Unternehmen Vertrauen aufbauen

18.08.2017 | Unternehmensmeldung

Beschichtung lässt Muscheln abrutschen

18.08.2017 | Materialwissenschaften

Fettleber produziert Eiweiße, die andere Organe schädigen können

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie