{"id":341443,"date":"2021-12-22T13:05:56","date_gmt":"2021-12-22T12:05:56","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?post_type=selected&p=341443"},"modified":"2021-12-22T13:05:56","modified_gmt":"2021-12-22T12:05:56","slug":"optik-und-photonik-duennster-optischer-diffusor-fuer-neue-anwendungen","status":"publish","type":"selected","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/selected\/optik-und-photonik-duennster-optischer-diffusor-fuer-neue-anwendungen\/","title":{"rendered":"Optik und Photonik: D\u00fcnnster optischer Diffusor f\u00fcr neue Anwendungen"},"content":{"rendered":"\n

Die Miniaturisierung von optischen Komponenten ist eine Herausforderung in der Photonik. Forschenden des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) und der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena ist es gelungen, einen Diffusor \u2013 eine optische Streuscheibe \u2013 auf der Basis von Silizium-Nanopartikeln zu entwickeln. Damit k\u00f6nnen sie Richtung, Farbe und Polarisation von Licht gezielt steuern. Anwendungen kann die neuartige Technologie etwa in transparenten Bildschirmen oder in der Augmented Reality finden. \u00dcber ihre Ergebnisse berichten die Forschenden in der Zeitschrift Advanced Materials<\/em>. (DOI: 10.1002\/adma.202105868<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

Die Photonik, die Wissenschaft von der Erzeugung, Ausbreitung und Detektion von Licht, gilt als Treiber bei der Entwicklung von Technologien f\u00fcr das 21. Jahrhundert. Eine Herausforderung f\u00fcr die Forschung besteht darin, traditionelle optische Komponenten wie Linsen, Spiegel, Prismen oder Diffusoren zu miniaturisieren oder ihre Merkmale um Eigenschaften zu erg\u00e4nzen, die erst durch die Nanophotonik zug\u00e4nglich sind. Dies f\u00fchrt zu neuen Anwendungen wie miniaturisierten Sensoren in autonom fahrenden Fahrzeugen oder integrierten photonischen Quantencomputern, so KIT in einer Pressemeldung<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Diffusoren sind Streuscheiben, die einfallendes Licht mithilfe kleiner Streuzentren beeinflussen und etwa gleichm\u00e4\u00dfig in alle Richtungen verteilen. Um eher massive traditionelle Diffusoren zu ersetzen, brachten Forschende des KIT und der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena eine Schicht spezieller Silizium-Nanopartikel auf ein Substrat auf. Dabei verteilten sie die Partikel in einer ungeordneten, aber sorgf\u00e4ltig geplanten Weise. Die Nanopartikel sind hundertmal d\u00fcnner als ein menschliches Haar und wechselwirken mit bestimmten einstellbaren Wellenl\u00e4ngen des Lichts. Richtung, Farbe und Polarisation von Licht k\u00f6nnen mit diesen Meta-Oberfl\u00e4chen gezielt gesteuert werden.<\/p>\n\n\n\n

“Sweet Spot\u201c f\u00fcr die perfekte Diffusion<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u201eDas Forschungsteam ging zwei grundlegenden Fragen nach: Wie stark k\u00f6nnen wir den optischen Diffusor verkleinern und wie genau muss die Unordnung in der r\u00e4umlichen Struktur der Nanopartikel sein?”, so Aso Rahimzadegan, Doktorand am KIT und einer der beiden Hauptautoren der Studie. \u201eBemerkenswerterweise haben wir einen \u201aSweet Spot\u2018 f\u00fcr die Unordnung gefunden, der zu einer perfekten Diffusion f\u00fchrt.\u201c Dennis Arslan, Doktorand an der Universit\u00e4t Jena und ebenfalls Hauptautor dieser Publikation, erl\u00e4utert: \u201eWir haben Meta-Oberfl\u00e4chen-Diffusoren hergestellt, die, wenn man sie mit blo\u00dfem Auge betrachtet, aus allen Richtungen gleich hell erscheinen. Das Bemerkenswerte daran ist, dass dies alles in einer Schicht mit einer Dicke von nur 0,2 Mikrometern geschieht. Die Diffusoren streuen Licht einer bestimmten Farbe und lassen andere Wellenl\u00e4ngen ungest\u00f6rt passieren.\u201d Diese Eigenschaft sei beispielsweise f\u00fcr wissenschaftliche Anwendungen n\u00fctzlich, aber auch Konsumartikel wie transparente Bildschirme, die von beiden Seiten betrachtet werden k\u00f6nnten, holografische Projektoren oder Augmented-Reality-Headsets profitierten davon. Nur durch die Kombination experimenteller und theoretischer Expertise beider Partner war es m\u00f6glich, Antworten auf die anspruchsvollen Fragen zu finden.<\/p>\n\n\n\n

Die Forschung, die zu diesen Ergebnissen f\u00fchrte, wurde in dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gef\u00f6rderten Schwerpunktprogramm \u201eTailored Disorder” durchgef\u00fchrt und war am KIT in das Exzellenzcluster 3D Matter Made to Order integriert.<\/p>\n\n\n\n

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