Haben 3D-gedruckte Keramikstrukturen in der Mikrooptik das Potential Licht zu erzeugen?
Die innovative Technologie des 3D-Drucks wird nicht nur in der Herstellung großformatiger Teile angewendet, sondern auch im ganz kleinen Maßstab. Immer wieder begegnen wir Forschungsprojekten, in denen der 3D-Druck für den Mikro- oder Nanobereich Anwendung findet. So haben wir kürzlich etwa von den der Universität Stuttgart 3D-gedruckten Mikrooptiken für Hybridlaser oder der Materialprüfung 2PP-3D-gedruckter Teile berichtet. Innerhalb eines aktuellen Projekts der Universität Twente in den Niederlanden untersuchen Forscher nun das Potential des 3D-Drucks von Keramik im Bereich der Mikrooptik.
Die Veröffentlichung der Forschergruppe ist in der Fachzeitschrift „Trends in Chemistry“ von Cell Press zu finden, wo sie kürzlich erschienen ist. Zur Gruppe der Forschenden im Bereich Mesoscale Chemical Systems der Uni Twente, die den 3D-Druck von winziger Keramik erforschen, gehören die Studierenden Winczewski (ehemaliger Doktorand), Arriaga-Dávila (Master in Nanotechnologie) und Rosero-Arias (Doktorandin). Die 3D-gedruckten Keramikstrukturen könnten in Zukunft einmal dazu verwendet werden, Licht zu erzeugen und Informationen zu speichern. Es werde also angestrebt, Keramiken so klein zu machen, dass sie Licht manipulieren könnten.
Universität Twente (Bild: Kennispark Twente)
Der Assistenzprofessor der Forschungsgruppe, Arturo Sussarey-Arce, äußerte sich mit den folgenden Worten zum aktuellen Forschungsansatz: „Anstatt etwas Massives zu drucken, beschlossen wir, den umgekehrten Weg zu gehen und extrem kleine Strukturen zu drucken.“ Die Miniaturisierung erfolge normalerweise in 2D, aber in der dritten Dimension sei noch viel Platz, fügt Sussarey-Arce hinzu. Keramiken eignen sich sehr gut für die Mikro-Optik und gelten dort als enorm leistungsfähig, da sie sogenannte Licht-Materie-Wechselwirkungseigenschaften aufweisen. Licht verhält sich im Umfeld eines Vakuums enorm schnell. Blickt man jedoch auf die Materialien Keramik und Glas, erkennt man, dass ihr Brechungsindex höher ist. Das Licht wird bei der Ausbreitung durch das geeignete Material demnach gebremst.
Laut Susarrey-Arce könnten 3D-gefertigte Keramiken mit Blick auf die Zukunft mit der richtigen Materialkombination und -zusammensetzung zur optischen Kommunikation und zu Lichtkreisen beitragen. Vor der Implementation des 3D-Keramikdrucks in die Niedrigtemperatur-Mikrooptik müssen aber noch gewisse Hindernisse überwunden werden, wie etwa, dass der 3D-Druck mit Keramik einige wichtige Eigenschaften aufweisen muss. Die Mikroarchitekturen müssen nämlich so beschaffen sein, dass sie die höchste dreidimensionale Präzision aufweisen, was jedoch unter anderem davon abhängt, ob Harze mit sich unter Einwirkung von Licht verändernden Eigenschaften verfügbar sind, die sich zudem auch drucken lassen. Harze mit diesen Eigenschaften zu entwickeln gehört zu den Aufgaben, mit denen sich Synthesechemiker jeden Tag auseinandersetzen. Für mehr Informationen zu der Forschung der 3D-gedruckten Keramikstrukturen im Mikrooptik-Bereichen gelangen Sie HIER zum Artikel der Universität Twente.
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*Titelbildnachweis: University of Twente
