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FP6

DT-CRYS — Ergebnis in Kürze

Project ID: 505580
Gefördert unter: FP6-NMP
Land: Deutschland

Neuartige Kristalle für optische Bauelemente

Von der EU finanzierte Wissenschaftler erforschten neuartige nanokristalline Strukturen, die für den potenziellen Einsatz in vielen Laser- und Bildgebungsgeräten auf den Gebieten der Biologie, Medizin und Verteidigung geeignet sind.
Neuartige Kristalle für optische Bauelemente
Die meisten Menschen kennen das einfache Prisma, das sichtbares Licht entsprechend den speziellen Wellenlängen und Frequenzen in seine einzelnen Farbbestandteile zerlegt. Das einfallende Licht wird je nach Typ "aufgefächert", wobei sich die einzelnen Komponenten durch die Dispersionseigenschaften des Glases zeigen.

Kristalle haben eine andere Struktur, die in Bezug auf einfallendes Licht interessante Eigenschaften aufweist. Die Kristallchemie ist eine Teildisziplin der Chemie, die den Strukturaufbau und die Funktionen der verschiedenen kristallinen Strukturen und von Glas beschreibt.

Als feste Stoffe, die (hauptsächlich) aus sich wiederholenden Atommustern bestehen, können Kristalle derart "gezüchtet" werden, dass verschiedene dreidimensionale (3D) Strukturen mit speziellen Eigenschaften in Abhängigkeit von den vorhandenen Atomen entstehen.

Festkörperlaser funktionieren mit Kristallen oder Gläsern als Lasermedien, mit denen Licht in der Wellenlänge des Lasers verstärkt wird. Damit dies eintritt, werden sie mit Metallionen dotiert, die oft aus der Gruppe der Lanthanide oder der Seltenen Erden bestehen.

In letzter Zeit wurde intensiv über mit Seltenen-Erd-Ionen dotierte Doppel-Wolframate geforscht. Sie zeigen eine effiziente Emission im sichtbaren und infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und weisen multifunktionale Eigenschaften auf.

Multifunktionale Materialien haben spezielle Funktionalitäten wie die unkonventionelle Supraleitung, Piezo- und Ferroelektrizität zu bieten. Bei mit Seltenen Erden dotierten Doppel-Wolframaten hat sich kürzlich gezeigt, dass Magnetostriktion bzw. elastische Veränderungen in Gegenwart eines Magnetfelds auftreten. Sie sind für den Einsatz in optischen Speichermedien oder Bildgebungsgeräten in Betracht gezogen worden.

Im Rahmen des DT-CRYS-Projekts ("Double tungstate crystals: synthesis, characterization and applications") finanzierte europäische Forscher wollten Doppel-Wolframate in verschiedenen Geometrien synthetisieren sowie deren Eigenschaften beurteilen. Strukturelle, thermomechanische, optische und magnetische Eigenschaften waren ebenso von Interesse wie der Widerstand und die Eignung zur Wellenleitung.

Ziel waren maßgeschneidert zusammengesetzte, dotierte und geometrisch gestaltete Doppel-Wolframate für Spezialanwendungen in der Materialbearbeitung, Biomedizin und Biologie sowie für die Verteidigung.

Den Forschern gelang die erfolgreiche Synthetisierung äußerst homogener Doppel-Wolframat-Nanopulver sowie massiver Kristalle und von mit dünnen Filmen dotierten Schichten. Außerdem konnten Wellenleiterstrukturen und zahlreiche Entwurfsmuster für Laserbauelemente auf Doppel-Wolframat-Basis hergestellt werden. Abschließend wurden die nichtlinearen Eigenschaften der multifunktionalen Doppel-Wolframate in Bezug auf den möglichen Einsatz bei Bauelementen zur Wellenlängenkonversion bewertet.

Die DT-CRYS-Projektresultate werden wichtige Folgen im Zusammenhang mit einer Vielzahl neuer Laserbauelemente mit neuartigen Eigenschaften haben. Hier könnten sich Türen und Wege hin zu maßgeschneiderten funktionalen Kristallen für andere Einsatzzwecke, etwa im Bereich der Biologie, Medizin und Verteidigung, eröffnen.

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