Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Meißel der Nanostrukturierung: Lichtpulse aus dem Femtosekundenlaser

17.07.2002


Aus Mikro wird Nano und aus Nano Femto - so könnte man glossieren, was zur Zeit in der Laser-Materialstrukturierung abläuft. Die Strukturgrößen rücken in den Nanometerbereich, und was vor wenigen Jahren noch mit Nanosekunden-Laserpulsen (einige 10-9s) geschafft wurde, besorgen jetzt Femtosekunden-Impulse (einige 10-15s) präziser und flexibler. Dabei wurde der Pikosekundenbereich glatt übersprungen!


Seit über 6 Jahren führt das Laser Zentrum Hannover e.V. Forschungsarbeiten zur Mikro- und Nanomaterialbearbeitung mit Femtosekundenlasern durch. Die Forscher lernten dabei den Vorteil schätzen, dass Strukturgrößen bis hinunter zu einigen Mikrometern einfach und schnell ohne Vakuumtechnologie realisierbar sind. Den ultrakurzen, aber hochintensiven Lichtstößen widersteht praktisch kein Material. Es wird exakt am Ort des Auftreffens impulsiv und praktisch rückstandsfrei abgetragen. Dabei kann die Tiefe des Abtrags einfach durch die Zahl der applizierten Laserimpulse vorgegeben werden.

Aufgrund der scharf definierten Ablationsschwelle ist es sogar möglich, nur mit der Spitzenintensität eines fokussierten Laserstrahls Material abzutragen. Der Effekt dabei: Man trägt nur im Inneren des wenige Mikrometer messenden Auftreffflecks Material ab, d.h. man gelangt zu Strukturen unterhalb der Beugungsgrenze des Laserstrahls. Mit dieser Technik können reproduzierbar Strukturen kleiner als 100 nm in nahezu allen Festkörpermaterialien - auch "photonischen" Materialien - hergestellt werden.

Dies ist ein Signal an die optische Kommunikationstechnologie. Dort wird die Mikro- und Nanostrukturierung immer wichtiger. Eine ’kleine Revolution’ ist zu erwarten mit der Etablierung von mikro-optischen Schaltern, Routern in integriert-optischen Elementen, optischen Gattern und vielen anderen Applikationen. Die Voraussetzung dafür ist, dass die entsprechende Prozesstechnologie für die Mikro- und Nanostrukturierung vorhanden ist.

Ganz neue, "aufregende" Bauelement der Photonik sind sog. photonische Kristalle. Mit dem Kristall der Mineralogie habe sie nichts tun. Gemeint ist mit dieser Bezeichnung, dass sich in ihnen Licht in räumlicher Strukturierung, bestimmten Moden, ausbreitet und sogar in engen Radien quasi um die Ecke laufen kann. Dazu müssen aber diese "Kristalle" - das sind optische Gläser - selbst räumlich strukturiert werden. Erste Ansätze zum Aufbau solcher Gebilde gibt es mit Lithographieprozessen, doch diese Prozesse sind aufwendig und teuer. Sie bestehen aus vielen einzelnen Prozessschritten und sind somit extrem unflexibel. Hier schlägt nun die Stunde der Bearbeitung mit Femtosekunden-Laserimpulsen.
In kürzester Zeit lassen sich neue photonische Designs ohne aufwendige Lithographie umsetzen. Materialien wie z. B. Saphir oder Siliziumcarbid, die im Lithographieprozess nicht modifiziert werden können, lassen sich ebenso einfach mit diesem Laser bearbeiten wie die aus der Halbleitertechnologie bekannten Materialien Galliumarsenid und Galliumnitrid. "Gerade das Strukturieren mit dem Femtosekundenlaser öffnet manche Türen für die moderne Photonik" meint Frank Korte, Mitarbeiter am LZH.
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

Für mehr Information:
Laser Zentrum Hannover e.V.
Herr Dipl.-Phys. Frank Korte
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-211
Fax: +49 511 2788-100
E-Mail: fk@lzh.de

Michael Botts | idw
Weitere Informationen:
http://www.lzh.de

Weitere Berichte zu: Femtosekundenlaser Laserstrahl Mikro Mikrometer Nanostrukturierung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Granulare Materie blitzschnell im Bild
21.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Sprühtrocknung: Wirkstoffe passgenau verkapseln
01.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt

Die Stromregelung ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Elektronik, denn über schnell angesteuerte Elektronenströme werden Daten und Signale übertragen. Die Ansprüche an die Schnelligkeit der Datenübertragung wachsen dabei beständig. In eine ganz neue Dimension der schnellen Stromregelung sind nun Wissenschaftler der Lehrstühle für Laserphysik und Angewandte Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vorgedrungen. Ihnen ist es gelungen, im „Wundermaterial“ Graphen Elektronenströme innerhalb von einer Femtosekunde in die gewünschte Richtung zu lenken – eine Femtosekunde entspricht dabei dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde.

Der Trick: die Elektronen werden von einer einzigen Schwingung eines Lichtpulses angetrieben. Damit können sie den Vorgang um mehr als das Tausendfache im...

Im Focus: The fastest light-driven current source

Controlling electronic current is essential to modern electronics, as data and signals are transferred by streams of electrons which are controlled at high speed. Demands on transmission speeds are also increasing as technology develops. Scientists from the Chair of Laser Physics and the Chair of Applied Physics at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) have succeeded in switching on a current with a desired direction in graphene using a single laser pulse within a femtosecond ¬¬ – a femtosecond corresponds to the millionth part of a billionth of a second. This is more than a thousand times faster compared to the most efficient transistors today.

Graphene is up to the job

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Im Spannungsfeld von Biologie und Modellierung

26.09.2017 | Veranstaltungen

Archaeopteryx, Klimawandel und Zugvögel: Deutsche Ornithologen-Gesellschaft tagt an der Uni Halle

26.09.2017 | Veranstaltungen

Unsere Arbeitswelt von morgen – Polarisierendes Thema beim 7. Unternehmertag der HNEE

26.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Europas erste Testumgebung für selbstfahrende Züge entsteht im Burgenland

26.09.2017 | Verkehr Logistik

Nerven steuern die Bakterienbesiedlung des Körpers

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit künstlicher Intelligenz zum chemischen Fingerabdruck

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie