Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

SPASER-basierte Nanolaser: Optische Bauelemente der Zukunft

04.03.2014

Eine neue Emmy Noether-Forschungsgruppe unter der Leitung von Junior-Prof. Dr. Matthias Karg wird in den nächsten fünf Jahren an der Universität Bayreuth die Grundlagen für neuartige Nanolaser erforschen.

Die Entwicklung des Lasers hat seit den 1960er Jahren auf zahlreichen Gebieten – beispielsweise in der Medizin oder den elektronischen Medien – zu technologischen Innovationen geführt, die aus dem Lebensalltag nicht mehr wegzudenken sind.

Junior-Prof. Dr. Matthias Karg

Junior-Prof. Dr. Matthias Karg leitet die neu eingerichtete Emmy Noether-Forschungsgruppe an der Universität Bayreuth.

Foto: Junior-Prof. Dr. Matthias Karg, Universität Bayreuth; zur Veröffentlichung frei

Eine aktuelle Herausforderung liegt derzeit in der Miniaturisierung der Laserquellen. Besonders in Anwendungsbereichen wie der optischen Datenverarbeitung und der hochauflösenden Mikroskopie besteht ein starkes Interesse an Lasern, die deutlich kleiner sind als klassische Laser. Deren Lichtquellen haben meistens Abmessungen von mindestens einigen Zentimetern.

Daher gewinnen Forschungsarbeiten rasant an Bedeutung, die auf die Entwicklung von Nanolasern abzielen, also von Laserlichtquellen mit Abmessungen im Nanometerbereich. Idealerweise besteht ein Nanolaser aus einem einzigen Nanoteilchen, das etwa 500-mal kleiner ist als die Dicke eines menschlichen Haares.

An der Universität Bayreuth wird Junior-Prof. Dr. Matthias Karg in den nächsten fünf Jahren eine Emmy Noether-Forschungsgruppe leiten, welche die Grundlagenforschung auf diesem Gebiet weiter vorantreiben wird. 

Das Emmy Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet sich fächerübergreifend an hervorragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler. Es bietet ihnen die Chance, ein junges Forschungsteam an einer deutschen Universität über mehrere Jahre hinweg erfolgreich zu leiten und sich dadurch für die Übernahme einer Professur zu qualifizieren.

Junior-Prof. Dr. Matthias Karg ist 2011 nach einem zweijährigen Postdoc-Aufenthalt von der Universität Melbourne in Australien an die Universität Bayreuth gewechselt. Im Jahr 2012 wurde er hier zum Juniorprofessor für Kolloidale Systeme berufen. Seine Arbeitsgruppe ist auf dem Gebiet der Polymer- und Kolloidforschung in der Physikalischen Chemie tätig und befasst sich mit neuen, optisch aktiven Funktionsmaterialien.

„Es freut mich sehr, dass ich durch die Förderung aus dem Emmy Noether-Programm jetzt die Möglichkeit habe, diese vielversprechenden Forschungsarbeiten erheblich auszubauen und weiterzuführen – gemeinsam mit einer Gruppe hochmotivierter Doktorandinnen und Doktoranden“, erklärt Prof. Karg. „Wir werden uns dabei auf ein sehr spannendes Gebiet vorwagen. Dabei wollen wir die Grundlagen für einen neuartigen Typ von Nanolasern erforschen, die eines Tages auf manchen Technologiefeldern geradezu revolutionäre Folgen haben könnten – beispielsweise in der Sensorik, bei optischen Computern und bei der hochauflösenden Mikroskopie. Die Besonderheit der Nanolaser liegt dabei nicht zuletzt in der Möglichkeit, durch nanoskalige optische Bauteile die Beugungsgrenze zu überwinden.“

Diese neuartigen Nanolaser nutzen den so genannten „SPASER-Effekt“. Die Abkürzung steht für „Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation“. Während in einem konventionellen Laser Photonen verstärkt werden, ist ein SPASER in der Lage, gleiche Oberflächenplasmonen gezielt anzuregen und zu verstärken. Oberflächenplasmonen sind kollektive Schwingungen der Leitungselektronen in metallischen Strukturen, wie beispielsweise in Gold- und Silbernanopartikeln. Die Bayreuther Forschergruppe will leuchtstarke Fluorophore daraufhin untersuchen, unter welchen Bedingungen sie diese Schwingungen verstärken können.

„Weltweit besteht heute ein enormes Interesse an den materialwissenschaftlichen und physikalischen Grundlagen solcher SPASER-basierten Nanolaser. Allerdings bedarf es sehr anspruchsvoller spektroskopischer Methoden und einer ausgeprägten interdisziplinären Zusammenarbeit, um die vielen noch offenen Fragen zu beantworten“, erläutert Prof. Karg. „Die Universität Bayreuth bietet uns hier ideale Voraussetzungen. Es existieren hervorragend ausgestattete Laboratorien, die auf die Synthese, Charakterisierung und Funktionalisierung nanostrukturierter Materialien ausgerichtet sind. Darüber hinaus steht hier eine außergewöhnliche Vielfalt von Methoden zur Verfügung, die für die Charakterisierung und Verarbeitung komplexer Kolloide sowie für deren theoretische Beschreibung von Bedeutung sind.“

Thematisch schlägt das Forschungsprojekt der Bayreuther Emmy Noether-Gruppe die Brücke von der klassischen Kolloidchemie zur experimentellen und theoretischen Physik. Damit gliedert sich das Projekt ideal in das Profilfeld „Polymer- und Kolloidforschung“ der Universität Bayreuth ein und wird dieses gleichzeitig durch ein neues, innovatives Forschungsgebiet weiter verstärken. Weiterhin existieren dabei zahlreiche fachliche Bezüge zu dem hier angesiedelten DFG-Sonderforschungsbereich „Von partikulären Nanosystemen zur Mesotechnologie“. Das Bayreuther Institut für Makromolekülforschung (BIMF) sowie das Bayreuther Zentrum für Kolloide und Grenzflächen (BZKG) werden die Arbeitsgruppe durch ihre besondere Infrastruktur und durch ein weitverzweigtes Netz internationaler Forschungskontakte unterstützen.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Matthias Karg
Juniorprofessur für Kolloidale Systeme
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Telefon: +49 (921) 55-3920
E-Mail: matthias.karg@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

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,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie