Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrolinsensysteme nach dem Vorbild der Natur

06.03.2012
Universität Konstanz, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung und zwei koreanische Institute entwickeln natürliches Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsenarrays

Auf natürlichem Wege und mit bemerkenswert einfachen Mitteln hochkomplexe Mikrolinsenarrays entwerfen: Chemiker der Universität Konstanz und des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von Mikrolinsensystemen wesentlich vereinfacht.

Auf Grundlage von Kalziumkarbonat (Kalk) erzeugen die Forscher natürlich gewachsene Oberflächenschichten mit einer regelmäßigen Anordnung von mikrometergroßen, halbkugelförmigen Kalklinsen. Bislang konnten Mikrolinsenarrays nur mit einem aufwändigen lithografischen Verfahren auf Kunststoffbasis hergestellt werden. Die Entwicklung der neuen Herstellungsmethode fand in Zusammenarbeit mit dem Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources sowie mit der südkoreanischen Universität KAIST statt.

Für die Herstellung der optisch vollfunktionalen Mikrolinsenoberflächen benötigen die Forscher ausschließlich eine Kalklösung, Kohlendioxid aus der Luft sowie ein breit verfügbares Tensid (ein Seifenmolekül), das die Bildung der Mikrolinsenstruktur reguliert. Das Verfahren ist somit bedeutend kostengünstiger und wesentlich einfacher als bestehende Herstellungsmethoden. „Das Bemerkenswerte ist, dass diese Strukturbildung von alleine in Wasser bei Raumtemperatur stattfindet – also ganz nach dem Vorbild der Natur. Das ist ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz biologischer Prinzipien für die Herstellung hochwertiger optischer Elemente ganz ohne Einsatz von Energie oder giftiger Chemikalien“, fasst der Konstanzer Chemiker Prof. Dr. Helmut Cölfen die Vorzüge zusammen. Das neue Verfahren, in dem die Mikrolinsensysteme auf natürlichem Wege gleichmäßig „wachsen“, wurde nach einem Vorbild aus der Tierwelt entwickelt: Der sogenannte Schlangenstern, ein Verwandter des Seesterns, nutzt eine Kalklinsen-Oberfläche auf seiner Haut, um den Lichtverhältnissen entsprechend seine Farbe zu wechseln.

Ein Mikrolinsenarray ist ein optisches Feld, auf dem eine große Anzahl von mikrometergroßen Miniaturlinsen dicht an dicht angesiedelt ist. Mikrolinsenarrays werden eingesetzt, um optische Systeme zu verkleinern, um Licht auf den millionstel Meter genau zu fokussieren und um mit sehr kleinen Wellenlängen zu arbeiten. Ihren Einsatz finden Mikrolinsensysteme unter anderem bei Kameras von Mobiltelefonen, aber auch in der Medizintechnik. Das neue Verfahren eignet sich ebenfalls dazu, Antireflexbeschichtungen zu erzeugen, wie man sie etwa von entspiegelten Brillengläsern kennt. Weitere Vorteile der neuen Methode sind zudem, dass mit den Kalklinsensystemen kürzere Brennweiten als mit den bisherigen Kunststofflinsenarrays geschaffen werden können und dass die Mikrolinsensysteme durch einfaches Eintauchen auf andere Oberflächen übertragen werden können. Darüber hinaus ist eine Ansiedlung von lebenden Zellen auf den Mikrolinsen möglich, was zukünftige Zellbiologieforschung kombiniert mit Optik erlaubt.

„Hervorstechend ist, wie einfach der Herstellungsprozess abläuft: Es sind alles gängige, biokompatible Materialien, eine Energiezufuhr ist nicht nötig, die Reaktion findet bei Raumtemperatur in Wasser statt – nach einem Prinzip, das die Natur bei Biomineralien verwendet“, erklärt Helmut Cölfen. „Was das Verfahren abseits aller technischen Vorzüge für den Wissenschaftler hochinteressant macht, ist jedoch vor allem der verblüffende Umstand, dass man solch hochkomplexe Strukturen wie ein Mikrolinsenarray mit relativ einfachen Molekülen bauen kann“, zeigt Cölfen weitere Perspektiven für die Wissenschaft auf.

Hinweis an die Redaktionen:
Ein Foto kann im Folgenden heruntergeladen werden:
http://www.pi.uni-konstanz.de/2012/031.jpg
„Mikrolinsenarray aus Kalk“
Foto: Kyu-Bock Lee, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung.
Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de
Prof. Dr. Helmut Cölfen
Universität Konstanz
Physikalische Chemie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-4063
E-Mail: Helmut.Coelfen@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://cms.uni-konstanz.de/coelfen
http://www.uni-konstanz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie