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Lichtkristalle im Eigenbau

26.09.2012
Leuchtende Nanopartikel ordnen sich selbst zu optischen Bauteilen an

Sie sind neu, bestens organisiert, winzig und können eine Revolution auslösen – eine Revolution in der Herstellung von Lasern, Filtern und Konvertern.


Elektronen-mikroskopische Aufnahme eines selbst angeordneten photonischen Kristalls. Das kleine Bild zeigt Dispersionen verschiedener leuchtender Nano-Partikel in einem Lösungsmittel unter ultraviolettem (UV) Licht.

Foto: Alexander Kühne, RWTH Aachen

Die „MoDiCoPPs“ (Monodisperse conjugated polymer particles) sind exakt gleich große, winzige, fluoreszierende Polymerkugeln, die sich selbst zu geordneten Strukturen zusammenbauen, Licht reflektieren und selbst Licht erzeugen.

Die direkte chemische Synthese solcher nanometer-großen Polymerkugeln war bislang nicht möglich. Jetzt ist drei Nachwuchswissenschaftlern der Universitäten RWTH Aachen, TU Dresden und Wageningen in den Niederlanden die Herstellung dieser neuartigen Materialien gelungen. Die „MoDiCoPPs“ haben das Potenzial, in Zukunft sich selbst anordnende optische Bauteile wie Laser und Filter möglich zu machen. Die Ergebnisse von Alexander Kühne (RWTH Aachen), Malte Gather (TU Dresden) und Joris Sprakel (Wageningen) wurden heute, 25. 09.2012, in der renommierten Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Möglichkeiten der technischen Anwendung sind vielfältig und weitereichend: Bislang werden z.B. Filter mit aufwendigen Nanostrukturierungsmethoden erzeugt, wie sie in der Computerchip- und -prozessorenherstellung üblich sind. Darauf könnte wegen der Selbstanordnung der Partikel in Zukunft verzichtet werden. Da die Polymerkugeln Licht abgeben und sich selbst zu aktiven photonischen Kristallen anordnen, hoffen die Forscher, in Zukunft optische Bauteile wie Filter, Konverter oder sogar Laser mit Hilfe einfacher Drucktechniken herstellen zu können.

Die „MoDiCoPPs“ haben einen Durchmesser von einigen hundert Nanometern, was im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt. Die Kugeln bestehen aus einer speziellen Materialklasse, den sogenannten konjugierten Polymeren, die unter Beleuchtung mit UV-Licht in verschiedenen Farben leuchten. Werden die Kugeln aus einer Flüssigkeit auf ein Substrat aufgebracht, ordnen sich die kleinen Kugeln automatisch zu hoch geordneten Strukturen, sogenannten photonischen Kristallen, an. Wegen der Größe der Partikel und der geordneten Struktur treten photonische Kristalle in Wechselwirkung mit Licht und werden so zu Filtern für eine bestimmte Lichtfarbe. Das Material kann somit bestimmte Farben aus natürlichem Licht herausfiltern und andere Farben verstärken.

Hinweis: Sobald der Beitrag in Nature Communications veröffentlicht ist, ist er unter http://www.nature.com/doifinder/10.1038/ncomms2085 erreichbar.

Informationen für Journalisten:
Jun.-Prof. Dr. Malte C. Gather
T +49 (0)351 463-34389, F +49 (0)351 463-37065
malte.gather@iapp.de

Kim-Astrid Magister | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de
http://www.nature.com/doifinder/10.1038/ncomms2085

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