Uni Jena entwickelt bahnbrechende Beschichtung für Lichtkontrolle – Einsatz in Sensorik und Datenverarbeitung

Forschende der Universität Jena haben eine spannende Entdeckung gemacht: Sie haben eine neue Materialbeschichtung entwickelt, die es ermöglicht, die Lichtbrechungseigenschaften gezielt zu kontrollieren und zwischen verschiedenen Zuständen umzuschalten. Dieses bahnbrechende Ergebnis könnte zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Sensorik und optischen Datenverarbeitung eröffnen.

Das interdisziplinäre Team aus Chemie- und Physikwissenschaftlern kombinierte für ihre Forschung Polymere, die auf Licht reagieren, mit sogenannten Meta-Oberflächen. Meta-Oberflächen sind hauchdünne Schichten mit einer nanostrukturierten Beschaffenheit, die kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts. Durch diese Kombination gelang es den Forschenden, die Eigenschaften von Licht und seine Ausbreitung gezielt zu kontrollieren und neue optische Funktionen zu realisieren.

Die verwendeten schaltbaren Polymere sind Kunststoffe, deren Lichtbrechungsindex zwischen verschiedenen Zuständen variieren kann. Sie enthalten Farbstoffmoleküle, die Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren können. Durch Beleuchtung mit einer anderen Wellenlänge können die Polymere ihre Struktur und Eigenschaften, wie den Lichtbrechungsindex, wieder verändern. Die Forschenden konnten zeigen, dass diese Veränderungen auf die optischen Eigenschaften der Meta-Oberfläche übertragen werden können, wenn diese mit dem entsprechenden Polymer beschichtet wird.

Die erzielten Veränderungen waren überraschend deutlich im Vergleich zu ähnlichen bekannten Systemen. Durch die Anwendung unterschiedlicher Farbstoffe besteht die Möglichkeit, verschiedene Effekte unabhängig voneinander oder in Kombination zu kontrollieren. Das Forschungsteam stieß zudem auf unerwartete Effekte, als sie eine Mischung aus beiden schaltbaren Polymeren verwendeten. Diese zusätzlichen Effekte müssen noch weiter erforscht werden, um ihr genaues Verhalten zu verstehen.

Obwohl das Hauptziel dieser Studie darin bestand, das grundlegende Prinzip zu demonstrieren, ergeben sich bereits einige vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten für schaltbare Oberflächen. Insbesondere in der Sensorik und optischen Datenverarbeitung könnten diese Komponenten eingesetzt werden. Das Forschungsteam hat sogar die Hoffnung, dass solche schaltbaren Oberflächen in optischen neuronalen Netzwerken verwendet werden können, um Bildinformationen ähnlich wie elektronische künstliche Intelligenz zu verarbeiten.

Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift ACS Nano veröffentlicht und stoßen international auf großes Interesse. Die bahnbrechende Entdeckung der Universität Jena könnte einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung optischer Technologien leisten und neue Möglichkeiten für innovative Anwendungen eröffnen.

Schlagwörter: Jena + Felix Schacher + Sarah Walden

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  • 23. Februar 2024