Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leipziger Physiker lösen 80 Jahre altes Problem der Raman-Spektroskopie

29.03.2016

Physiker der Universität Leipzig haben ein 80 Jahre altes Problem der sogenannten Raman-Spektroskopie gelöst. Die Forscher um Prof. Dr. Marius Grundmann stellten eine Theorie auf und erklärten damit die bei der Raman-Streuung auftretenden Intensitäten für beliebig orientierte Kristalle aller Klassen. Ihre Erkenntnisse haben sie kürzlich im Fachjournal "Physical Review Letters" veröffentlicht.

Die Raman-Spektroskopie ist eine berührungsfreie Analysemethode zur Materialcharakterisierung. Sie wird unter anderem zur chemischen und physikalischen Charakterisierung von Halbleitermaterialien, Edel- und Halbedelsteinen, Katalysatoren, Mineralien, Polymeren und vielen anderen Materialien verwendet.

Bei der Raman-Streuung regt auf den Kristall einfallendes Laserlicht mechanische Schwingungen der Atome (Gitterschwingungen) an, verliert dabei an Energie und kommt mit etwas anderer Farbe (Wellenlänge) zurück. Das untersuchte Phänomen tritt bei nicht kubischen Kristallen auf, wie beispielsweise bei Galliumnitrid - dem Material, aus dem moderne, weiße Leuchtdioden hergestellt werden.
"Die mit der Doppelbrechung verbundenen Effekte auf die Raman-Streuung wurden, nach Scheitern erster Ansätze, jahrzehntelang ignoriert, als viel zu schwierig angesehen oder auch völlig falsch interpretiert", sagt Experimentalphysiker Grundmann. Bei der Doppelbrechung breitet sich Licht verschiedener Polarisation im Kristall mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus.

Mit der neuen Leipziger Theorie, welche die durch Doppelbrechung verursachten Effekte berücksichtigt, gelingt es, die im Labor gemessenen Eigenschaften von Galliumnitrid und anderen doppelbrechenden Materialien wie Zinkoxid oder Galliumoxid erstmalig vollständig zu erklären.

"Es wird möglich, die Raman-Streuung an optisch anisotropen Materialien überhaupt zu verstehen. Anwendungen ergeben sich für alle kristallinen Materialien und insbesondere Dünnschichtsysteme, die nicht aus kubischen Materialien aufgebaut sind, also zum Beispiel blaue und weiße Leuchtdioden, UV-Fotodetektoren, UV-Laser, aber auch bestimmte Transistoren, die nicht aus Silizium sind", sagt Grundmann.

Bisherige Erklärungsansätze seien dadurch hinfällig geworden, ergänzt Physiker Dr. Christian Kranert aus Grundmanns Forscherteam. "Unsere Theorie lässt es zu, die Orientierung eines Kristalles zu bestimmen. Sie eröffnet uns einen völlig neuen Zugang für die Untersuchung der Verbindung von elektronischen und strukturellen Eigenschaften", erklärt er.

Die Kristallorientierung ist eine Grundeigenschaft, die für physikalische Experimente von großer Bedeutung ist. "Es ist nun erstmals möglich, diese optisch durch Raman-Spektroskopie zu bestimmen", erläutert Grundmann.

In folgenden Arbeiten werden die Leipziger Physiker ihren neuen Erkenntnisse auf weitere Materialien ausdehnen, die für Leuchtdioden, Fotodetektoren, Solarzellen und Transistoren von Bedeutung sind.

Originaltitel der Veröffentlichung in "Physical Review Letters": "Raman Tensor Formalism for Optically Anisotropic Crystals", DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.127401


Weitere Informationen:

Prof. Dr. Marius Grundmann
Telefon: +49 341 97-32650
E-Mail: grundmann@physik.uni-leipzig.de

Weitere Informationen:

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.127401

Susann Huster | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala
20.04.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Licht macht Ionen Beine
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics