{"id":38848,"date":"2016-11-18T07:35:49","date_gmt":"2016-11-18T06:35:49","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F160507%2Fbio-templatierungsverfahren-ermoeglicht-laser-aus-zellstoffpapier.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2016-11-16T11:47:20","modified_gmt":"2016-11-16T10:47:20","slug":"erster-zufallslaser-aus-papierbasierten-keramiken","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/erster-zufallslaser-aus-papierbasierten-keramiken\/","title":{"rendered":"Erster Zufallslaser aus papierbasierten Keramiken"},"content":{"rendered":"
\"csm_papierstruktur_artikel_3fe135ff93\"
F\u00fcr ihren Zufallslaser verwendeten die Wissenschaftler gew\u00f6hnliches Labor-Filterpapier wegen seiner langen Fasern und stabilen Struktur. (Foto: Institute for Complex Systems \/Rom) – Zoom –<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Den ersten steuerbaren Zufallslaser auf der Basis von Zellstoffpapier hat ein Team um Professor Cordt Zollfrank von der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM) zusammen mit Physikern der Universit\u00e4t\u00a0Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen hergestellt. Das Team belegt, wie aus nat\u00fcrlich vorkommenden Strukturen eine technische Anwendung entstehen kann. Somit m\u00fcssen k\u00fcnftig keine Materialien mehr k\u00fcnstlich mit ungeordneten Strukturen versehen werden, sondern es kann auf nat\u00fcrlich vorkommende zur\u00fcckgegriffen werden.<\/strong><\/p>\n

Die von der Biologie inspirierte Materialsynthese ist ein Forschungsbereich am Lehrstuhl f\u00fcr Biogene Polymere<\/a> der TUM am Wissenschaftszentrum Straubing: Dabei werden Modelle aus der Natur \u00fcbertragen und biogene Materialien zur Entwicklung neuer Werkstoffe oder Technologien verwendet. In der aktuellen Ausgabe der Publikation \u201aAdvanced Optical Materials\u2019 wird eine Grundlagenstudie vorgestellt, bei der es einem Team aus Straubing und Rom gelungen ist, \u201eeine biologische Struktur als Vorlage f\u00fcr einen technischen Zufallslaser zu verwenden”, sagt Wissenschaftler Dr. Daniel Van Opdenbosch.<\/p>\n

Bei einem Laser sind zwei Komponenten notwendig: Einmal ein Medium, welches Licht verst\u00e4rkt. Zum anderen eine Struktur, welche das Licht im Medium h\u00e4lt. W\u00e4hrend ein klassischer Laser \u00fcber Spiegel geordnet zielgerichtet in eine Richtung leuchtet und zwar einheitlich, passiert dies bei der winzigen Struktur eines Zufallslasers zwar auch einheitlich, jedoch in die verschiedensten Richtungen. Die Entwicklung der Zufallslaser steckt zwar noch in den Anf\u00e4ngen, aber sie k\u00f6nnten einmal f\u00fcr kosteng\u00fcnstigere Produktionen sorgen, zudem haben Zufallslaser den Vorteil, dass sie richtungsunabh\u00e4ngig und mehrfarbig funktionieren, um nur einige Vorteile zu nennen.<\/p>\n

Unordnung der Struktur sorgt f\u00fcr Ablenkung des Lichts in alle Richtungen<\/h3>\n

\u201eDie Voraussetzung f\u00fcr einen Zufallslaser ist ein definiertes Ma\u00df an struktureller Unordnung im Inneren\u201c, erkl\u00e4rt Van Opdenbosch. Das Licht im Zufallslaser wird folglich entlang zuf\u00e4lliger Pfade kreuz und quer gestreut, die bedingt sind durch eine unregelm\u00e4\u00dfige Strukturierung im Inneren des Mediums. Das Team um Professor Zollfrank vom Lehrstuhl f\u00fcr Biogene Polymere in Straubing setzte als Strukturvorlage gew\u00f6hnliches Labor-Filterpapier ein. \u201eWegen seiner langen Fasern und der daraus resultierenden stabilen Struktur erschien es uns als geeignet\u201c, sagt Van Opdenbosch.<\/p>\n

Im Labor wurde das Papier mit Tetraethylorthotitanat, einer metallorganischen Verbindung, impr\u00e4gniert. Diese bildet beim Trocknen und anschlie\u00dfenden Ausbrennen des Zellstoffs bei 500 Grad Celsius als R\u00fcckstand die Keramik Titandioxid \u2013 ein Material, das \u00fcblicherweise in Sonnencremes f\u00fcr den Lichtschutz sorgt. \u201eDer Effekt in Sonnencremes basiert auf der starken Streuung von Licht an Titandioxid\u201c, sagt Van Opdenbosch \u2013 \u201ewas wir auch f\u00fcr unseren Zufallslaser brauchten.\u201c Und \u201eunser Laser ist insofern ‘zuf\u00e4llig’, weil das \u2013 \u00fcber die biogene Struktur des Labor-Filterpapiers \u2013 in verschiedene Richtungen abgelenkte Licht auch in die Gegenrichtung gestreut werden kann\u201c, beschreibt Daniel Van Opdenbosch das Prinzip.<\/p>\n

Zufallslaser doch nicht so zuf\u00e4llig<\/h3>\n

Dass die Lichtwellen bei aller Zuf\u00e4lligkeit dennoch steuerbar sind, haben wiederum Kolleginnen und Kollegen um Professor Claudio Conti vom Institut f\u00fcr Komplexe Systeme<\/a> des Italienischen Nationalen Forschungsrates in Rom herausgefunden, mit denen Daniel Van Opdenbosch und Cordt Zollfrank kooperierten. Mit Hilfe eines Spektrometers konnten sie verschiedene im Material entstehende Laserwellenl\u00e4ngen unterscheiden und getrennt voneinander lokalisieren.<\/p>\n

\u201eDer Versuchsaufbau, mit dem die Proben kartiert wurden, bestand aus einem gr\u00fcnen Laser, dessen Energie ver\u00e4ndert werden konnte, aus Mikroskopielinsen und einem mobilen Tisch, mit dem die Probe abgefahren werden konnte\u201c, beschreibt Van Opdenbosch das Vorgehen. \u201eDamit konnten die Kollegen herausfinden, dass bei verschiedenen Energielevels unterschiedliche Bereiche des Materials verschiedene Laserwellen ausstrahlen.\u201c So analysiert, ist es m\u00f6glich, den Laser nach Belieben einzustellen und zu bestimmen, in welche Richtung und mit welcher Helligkeit er strahlt.<\/p>\n

Damit r\u00fccken M\u00f6glichkeiten praktischer Anwendung in greifbare N\u00e4he. “Solche Materialien k\u00f6nnen beispielsweise als Mikro-Schalter oder Detektoren f\u00fcr strukturelle \u00c4nderungen n\u00fctzlich sein”, sagt Van Opdenbosch.<\/p>\n

 <\/p>\n

Publikation<\/em><\/h3>\n

Ghofraniha, Neda, Luca La Volpe, Daniel Van Opdenbosch, Cordt Zollfrank, and Claudio Conti: Biomimetic Random Lasers with Tunable Spatial and Temporal Coherence, Advanced Optical Materials, September 2016. doi:10.1002\/adom.201600649<\/a>.<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

Kontakte<\/h3>\n

Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen
\nWissenschaftszentrum Straubing<\/p>\n

Professur f\u00fcr Biogene Polymere
\nProfessor Cordt Zollfrank
\nTel.: +49 (9421) 187 – 450
\nE-Mail: cordt.zollfrank@tum.de<\/a><\/p>\n

Dr. Daniel Van Opdenbosch
\nTel.: +49 (9421) 187-452
\nE-Mail: daniel.van-opdenbosch@tum.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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