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Zusammenarbeit der Universitäten Aachen, Dresden und Wageningen (NL)
Dr. Alexander Kühne, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am DWI, veröffentlichte gemeinsam mit zwei Kollegen von den Universitäten Dresden und Wageningen (NL) in „Nature Communications“ – eine für Nachwuchswissenschaftler herausragende Leistung. Die Publikation mit dem Titel „Monodisperse conjugated polymer particles by Suzuki–Miyaura dispersion polymerization“ berichtet über die Selbstanordnung leuchtender Nanopartikel zu optischen Bauteilen. Der 31jährige Kühne studierte Chemie in Köln und Glasgow und promovierte bei Richard Pethrick an der University of Strathclyde in Glasgow. Nach Postdoc-Aufenthalten bei Klaus Meerholz in Köln und David Weitz in Harvard ist er seit Dezember 2011 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am DWI.
Drei junge Nachwuchswissenschaftler haben eine neue Klasse optisch aktiver Materialien entwickelt. So können jetzt exakt gleich große, leuchtende (fluoreszierende) Polymerkugeln hergestellt werden. Diese bauen sich selbst zu geordneten Strukturen zusammen und könnten so in Zukunft zu selbst angeordneten optischen Bauteilen wie Lasern führen. Die hergestellten Polymerkugeln haben Durchmesser von einigen hundert Nanometern, was im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt. Die Kugeln bestehen aus einer besonderen Materialklasse, den so genannten konjugierten Polymeren, die unter Beleuchtung mit UV Licht in verschiedenen Farben leuchten. Die direkte chemische Synthese solcher nanometer-großen Polymerkugeln war bislang nicht möglich.
Werden die Kugeln aus einer Flüssigkeit auf ein Substrat aufgebracht, ordnen sie sich automatisch zu hoch geordneten Strukturen an, die man photonische Kristalle nennt. Dank der Größe der Partikel und der geordneten Struktur treten photonische Kristalle in Wechselwirkung mit Licht und werden so zu Filtern einer bestimmten Lichtfarbe.
Die Forscher konnten zeigen, dass die so erzeugten Filter nicht nur Licht reflektieren, sondern die Partikel selbst auch Licht erzeugen. Das Material kann also bestimmte Farben aus natürlichem Licht herausfiltern und andere Farben verstärken. Üblicherweise werden solche Filter mit Nanostrukturierungsmethoden erzeugt, wie sie in der Computerchip- und Prozessorherstellung eingesetzt werden. Auf solche Schritte kann jetzt aufgrund der Selbstanordnung der Partikel verzichtet werden. Da die Polymerkugeln Licht abgeben und sich selbst zu den aktiven photonischen Kristallen anordnen, hoffen die Forscher, in Zukunft optische Bauteile wie Filter, Konverter oder Laser mit Hilfe einfacher Drucktechniken herstellen zu können.
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