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Oktober

Bild des Monats Oktober 2017

Hier finden Sie wechselnde Einblicke in die Arbeiten der am LaMa beteiligten Arbeitsgruppen. Eine Sammlung aller bisher erschienenen Bilder finden sie in der Galerie der Bilder des Monats.

 

Neue Materialien mit extrem nichtlinearen optischen Eigenschaften

Die Frequenzkonversion spielt heutzutage in vielen Anwendungen eine Rolle, bei denen Licht bestimmter Wellenlängen oder Spektralbereiche benötigt wird. Typische Beispiele sind „weiße Leuchtdioden“, bei denen, ähnlich wie in „Neonröhren“ ultraviolette Strahlung mittels Phosphoreszenz in ein breites Spektrum konvertiert wird, das den gesamten sichtbaren Spektralbereich abdeckt. Diese Quellen haben, genau wie herkömmliche thermische Emitter („Glühbirnen“), typischerweise ein sehr homogenes Abstrahlverhalten, sodass alle Raumrichtungen gleichmäßig ausgeleuchtet werden.

Laser hingegen zeigen ein deutlich brillanteres Strahlprofil. Dies ist insbesondere für lange Signalwege oder gezielte, Spot-Beleuchtung von sehr großem Vorteil. Allerdings haben Laser typicherweise nur wenige, diskrete Farben. Die Erzeugung weißen Lichtes mit hoher Brillanz hingegen ist nur sehr aufwendig mittels hoher Pulsenergien und komplexer nichtlinearer Elemente wie photonischer Kristallfasern möglich.

Der Gruppe von Prof. Chatterjee gelang in Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen aus dem Wissenschaftlichen Zentrum für Materialwissenschaften der Philipps-Universität Marburg ein entscheidender Durchbruch: Sie konnten Materialien mit extremen nichtlinearen optischen Eigenschaften identifizieren, die Weißlichterzeugung mit laserartigem Abstrahlverhalten bei sehr niedrigen Schwellen zulassen. Die Entdeckung im Rahmen des Graduiertenkollegs 1782 „Funktionalisierung von Halbleitern“ soll im Rahmen dieser Kooperation in eine kommerziell erhältliche Laserdiode intergiert werden.

Die Abbildung zeigt ein typisches Weißlichtspektrum (durchgezogene Linie) von [(Sty)4Sn4S6] für Anregung mit 980nm-Laserlicht sowie Referenzspektren einer weißen Leuchtdiode (LED, gepunktete Linie) und eines schwarzen Strahlers bei 2856K (gestrichelte Linie), was in etwa dem Emissionsspektrum einer Halogenbirne entspricht. Das Inset zeigt eine Schemadarstellung der Beobachtung.

Publikationen zu diesem Thema:

Rosemann, N. W. et al. A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode. Science  352, 1301–1304 (2016).

Rosemann, N. W. et al. Organotetrel Chalcogenide Clusters: Between Strong Second-Harmonic and White-Light Continuum Generation; J. Am. Chem. Soc. 138, 16224–16227 (2016).

Dieses Bild wurde eingereicht von Prof. Dr. Sangam Chatterjee.