Effektiver Lichtverstärker

Physikerinnen und Physiker der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) sowie der „Chinese Academy of Sciences“ in Peking (China) haben gemeinsam ein neuartiges Komposit-Polymer entwickelt, das herkömmliche Polymere in ihren optischen Eigenschaften weit übertrifft. Die Arbeit ist als Titelgeschichte in der renommierten Fachzeitschrift „Advanced Materials“ in der Ausgabe vom 24. April veröffentlicht.

Die neuartige Polymerzusammensetzung zeigt herausragende, sogenannte fotorefraktive Eigenschaften. Das heißt: Licht, das auf das Material fällt, beeinflusst die Materialstruktur. Die so erzeugte Struktur kann dann wiederum Licht verstärken. Das Wissenschaftlerteam nutzte dazu erstmals Diperylenbisimide anstelle der bis dahin verwendeten Fullerene, welche aufgrund ihrer fußballartigen Struktur auch als „Fußballmoleküle“ bekannt sind. „Dadurch ist das Material im gesamten sichtbaren Lichtspektrum aktiv und kann Licht wesentlich effektiver verstärken“, betont Physikerin Prof. Dr. Cornelia Denz, Leiterin der Arbeitsgruppe Nichtlineare Photonik an der WWU und Mitautorin der Studie.

Solche Polymerkomposite seien höchst vielversprechend für den Einsatz in dreidimensionalen Displays oder holografischen Abbildungen von Gewebe, berichten die Forscher. Das Material sei aber auch einer der attraktivsten Kandidaten für Anwendungen im Solarzellenbereich. „Sowohl Medizin, Energietechnik als auch Entertainment-Industrie sind daher sehr an solchen neuen 'weichen' Materialien für diese Anwendungen interessiert“, erklärt die WWU-Forscherin. Zur „weichen Materie“ („soft matter“) zählen neben Polymeren beispielsweise auch biologische Zellmembranen, Gele und Flüssigkristalle. Weiche Materie spielt in vielen Forschungsdisziplinen eine wichtige Rolle.

Das Team hat diese Entwicklung im Rahmen des ersten deutsch-chinesischen Forschungsverbunds der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Transregio „Multilevel Molecular Assemblies“, hervorgebracht. Dieser Transregio ist eine gemeinsame Einrichtung der Universität Münster sowie der Tsinghua-Universität und der „Chinese Academy of Sciences“. Die Forscher haben das neue Material als Patent in Deutschland und China angemeldet – die Entwicklung hat damit zur ersten Patentschrift geführt, die aus einer Kooperation chinesischer und deutscher Universitäten hervorgegangen ist. Die Platzierung auf dem Zeitschriftentitel spiegelt die hohe Bedeutung wider, die die Redaktion von „Advanced Materials“ der Publikation beimisst.

Originalpublikation:

Ditte, K., Jiang, W., Schemme, T., Denz, C. and Wang, Z. (2012), Photorefractive Materials: Innovative Sensitizer DiPBI Outperforms PCBM (Adv. Mater. 16/2012). Adv. Mater., 24: 2061. doi: 10.1002/adma.201290089