Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zwei in einem: Weißes Licht trägt Lasereigenschaften

10.06.2016

Eine Erfindung aus Marburg und Gießen kombiniert die Vorzüge von weißen Leuchtdioden und Laser. Das Team um die Chemikerin Professorin Dr. Stefanie Dehnen und den Physiker Dr. Sangam Chatterjee nutzt ein maßgeschneidertes Halbleitermaterial, um gerichtetes, weißes Licht zu erzeugen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler veröffentlichen ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins Science vom 10. Juni 2016.

Weiße Leuchtdioden (LEDs) haben als langlebige und stromsparende Lichtquellen Einzug in fast jeden Haushalt gefunden. Dabei strahlen sie Licht in alle Richtungen gleichmäßig ab, während Laser „einfarbiges“ gebündeltes Licht erzeugen.


Erzeugung von gerichtetem Weißlicht

(Abbildung: Nils W. Rosemann; die Abbildung darf nur im Zusammenhang mit der Berichterstattung über die zugehörige wissenschaftliche Veröffentlichung verwendet werden)

Die Chemiker und Physiker um Dehnen und Chatterjee hatten sich im Rahmen des Graduiertenkollegs 1782 „Funktionalisierung von Halbleitern“ zum Ziel gesetzt, eine gerichtete Weißlichtquelle zu entwickeln. „Wir wandeln niederenergetische Infrarotstrahlung aus energieeffizienten, handelsüblichen Laserdioden in sichtbares, warmweißes Licht um, ohne dass die Laserstahleigenschaften verloren gehen“, sagt Chatterjee, der federführend für die optischen Experimente verantwortlich zeichnete. Dabei stellte sich dem Team nun die Herausforderung, ein passendes Material für diese Umwandlung zu entwickeln. „Es ist uns gelungen, eine Substanz zu synthetisieren, die genau diese Umwandlung ermöglicht und dabei gerichtetes Weißlicht erzeugt“, ergänzt Dehnen, die den chemischen Teil des Projekts leitet.

Anders als bei weißen LEDs ermöglicht erst die sogenannte „optische Nichtlinearität“ die Umwandlung niederenergetischer Infrarotstrahlung in das Weißlicht. Die in Dehnens Arbeitsgruppe synthetisierte Substanz enthält so genannte Clustermoleküle. Die verwendeten Moleküle besitzt eine extrem niedrige Schwelle für nichtlineare Prozesse. Dadurch kann erstmals Weißlicht mit Laserdioden erzeugt werden, die für wenige Euro im Handel erhältlich sind. Zudem kann der Cluster auf einfache Weise aus kostengünstigen Chemikalien synthetisiert werden und er wurde bereits erfolgreich auf herkömmlichen Halbleitermaterialien abgeschieden.

Die Gruppe präsentiert auch einen Mechanismus, der für die Prozesse verantwortlich ist: Demnach versetzt Infrarotstrahlung die Elektronen in den einzelnen Clustern in Bewegung, die dadurch Weißlicht abstrahlen. Dies wurde von Chatterjees Mitarbeiter Nils Rosemann in einer numerischen Simulation verifiziert. Die Forscher haben schon konkrete Anwendungen für ihre Lichtquelle im Visier, wie Rosemann illustriert: „Meine Experimente zeigen, dass diese Lichtquelle interessant für die Mikroskopie oder medizinische Anwendungen ist.“

Sangam Chatterjee leitet derzeit die Arbeitsgruppe Optik im Fachbereich Physik der Philipps-Universität Marburg und vertritt eine Professur am I. Physikalischen Institut der Justus-Liebig Universität Gießen. Demnächst übernimmt er dort eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft genehmigte Heisenbergprofessur für Optische Spektroskopie.

Die Arbeitsgruppe von Stefanie Dehnen beschäftigt sich am Fachbereich Chemie der Philipps-Universität Marburg mit der Synthese und Charakterisierung von anorganischen und metallorganischen Multikomponenten-Clusterverbindungen. Auch in der breitenwirksamen Vermittlung naturwissenschaftlicher Fragestellungen ist die Hochschullehrerin aktiv: Dehnen ist die Direktorin des Mitmachlabors „Chemikum Marburg“.

Koautor Professor Dr. Stephan W. Koch lehrt und forscht im Bereich Theoretische Halbleiterphysik an der Philipps-Universität Marburg und beschäftigt sich mit der Simulation optischer und elektrischer Eigenschaften neuer Materialien.
Mitverfasserin Professorin Dr. Kerstin Volz leitet das Struktur- und Technologielabor. Sie fungiert außerdem als geschäftsführende Direktorin des „Wissenschaftlichen Zentrums für Materialwissenschaften“ und ist Sprecherin des Graduiertenkollegs "Funktionalisierung von Halbleitern" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (GRK 1782).

Originalveröffentlichung: N. W. Rosemann & al.: A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous wave laser diode, Science, 10. Juni 2016, doi. 10.1126/science.aaf6138

Gemeinsame Pressemitteilung der Philipps-Universität Marburg und der Justus-Liebig-Universität Gießen


Weitere Informationen:
Professorin Dr. Stefanie Dehnen
Fachbereich Chemie
Philipps-Universität Marburg
Hans-Meerwein-Straße, 35043 Marburg
Telefon: 06421 28-25751
E-Mail: dehnen@chemie.uni-marburg.de

PD Dr. Sangam Chatterjee
I. Physikalischen Institut
Justus-Liebig Universität Gießen
Heinrich-Buff-Ring 16, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-33100
E-Mail: Sangam.Chatterjee@physik.uni-giessen.de

Medienkontakt:
Philipps-Universität Marburg
Stabsstelle Wissenschaftskommunikation
Telefon: 06421 28-26219
E-Mail: pressestelle@uni-marburg.de
Internet: http://www.uni-marburg.de

Justus-Liebig-Universität Gießen
Pressestelle
Telefon: 0641 99-12041
E-Mail: pressestelle@uni-giessen.de
Internet: http://www.uni-giessen.de

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie