Künstliche Edelsteine für die Telekommunikation

Künstliche Opale und eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Partikelstruktur Bild: A. Kühne / DWI

Inspiriert von der Interaktion der Opale mit Licht forscht Dr. Alexander Kühne an der Herstellung künstlicher Edelsteine für einen zukünftigen Einsatz im Bereich der Telekommunikation, der Photonik und der Biomedizin. Sein Forschungsziel findet Anerkennung: Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert nun seine neue Nachwuchsgruppe am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen. Die Fördersumme beträgt gut eine Million Euro und beläuft sich auf einen Zeitraum von vier Jahren.

Opale – natürlich vorkommende ebenso wie künstliche – bestehen aus winzigen Partikeln, die Lichtwellen verändern. Beispielsweise reflektieren sie bestimmte Lichtwellen und lassen andere Lichtwellen passieren. In seiner BMBF-Arbeitsgruppe stellt Alexander Kühne derartige Partikel in einem komplexen chemischen Verfahren her.

Im nächsten Schritt nutzen die Wissenschaftler ein Spinnverfahren, um die Partikel im Inneren einer lichtleitenden Faser zu positionieren. Alternativ können sie die Partikel per Tintenstrahldruck gezielt auf einer Oberfläche platzieren. Bei beiden Techniken fügen sich die Partikel zu geordneten Opalstrukturen zusammen. „Durch das Zusammenspiel von Struktur, Farbigkeit und Fluoreszenz können die Partikel in dem Opal auf ganz unterschiedliche Weise mit Licht in Wechselwirkung treten“, erklärt Kühne.

Der 33-Jährige kombiniert damit in einem einzigen System alle drei in der Natur vorkommenden Möglichkeiten, Farbe zu erzeugen: Die Absorption, wie bei normalen Farbstoffen, die Emission, wie beim Fluoreszenzeffekt und die Reflektion, welche durch die besondere Opalstruktur der Partikel erzeugt wird.

„Verwendung finden sollen unsere Materialien als Manipulatoren in lichtleitenden Datenkabeln, wo sie für schnellere, effizientere Kommunikationswege sorgen sollen. Denkbar ist auch die Verarbeitung in spezielle Sicherheitskennzeichnungen, zum Beispiel für Medikamentenpackungen.“ Die aktuellen Herausforderungen für Kühnes Team sind allerdings noch einige Schritte von der Anwendung entfernt. „Momentan arbeiten wir daran, eine Vielzahl von Partikeln mit exakt gleicher Größe herzustellen und verschiedene Fluoreszenzfarben in einem System zu kombinieren.“

Kühne studierte Chemie in Köln und Glasgow und promovierte bei Richard Pethrick an der University of Strathclyde in Glasgow. Nach Postdoc-Aufenthalten bei Klaus Meerholz in Köln und David Weitz in Harvard ist er seit Dezember 2011 wissenschaftlicher Mitarbeiter am DWI. Mit den Arbeiten seiner BMBF-geförderten Nachwuchsgruppe baut er auf seine Erfahrungen mit nanostrukturierten Polymerfilmen für organische Laser auf.

Media Contact

Dr. Janine Hillmer idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften

Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Artikel über die Materialentwicklung und deren Anwendungen, sowie über die Struktur und Eigenschaften neuer Werkstoffe.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Hochleistungs-Metalloptiken mit Lothar-Späth-Award 2021 ausgezeichnet

Fraunhofer IOF und HENSOLDT Optronics entwickeln optisches Teleskop zur Erforschung des Jupitermondes Ganymed. Forscher des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sind gemeinsam mit ihrem Partner für die Entwicklung…

Chemiker designen „molekulares Flaggenmeer“

Forschende der Universität Bonn haben eine molekulare Struktur entwickelt, die Graphit-Oberflächen mit einem Meer winziger beflaggter „Fahnenstangen“ bedecken kann. Die Eigenschaften dieser Beschichtung lassen sich vielfältig variieren. Möglicherweise lassen sich…

Der nächste Schritt auf dem Weg zur Batterie der Zukunft

Kompetenzcluster für Festkörperbatterien „FestBatt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung geht in die zweite Förderphase – Koordination durch Prof. Dr. Jürgen Janek vom Gießener Zentrum für Materialforschung – Rund 23…

Partner & Förderer