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20.05.2020

Eine Falle für das Licht

Gießen - Unerwünschte Spiegelungen erschweren den Gebrauch von optischen Instrumenten. In einem Forschungsprojekt untersucht die Technische Hochschule Mittelhessen, welche Rolle Nanodrähte als Antireflexionsschichten spielen könnten, um diese Störungen zu mindern. Dessen Leiter ist Prof. Dr. Jochen Frey vom THM-Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonik.
Wulf Moritz, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Bildverarbeitung, Photonik und Mikroelektronik, untersucht die optischen Eigenschaften von Nanostrukturen mit Hilfe von Laserlicht.
Wulf Moritz, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Bildverarbeitung, Photonik und Mikroelektronik, untersucht die optischen Eigenschaften von Nanostrukturen mit Hilfe von Laserlicht. © HA Hessen Agentur – Jan Michael Hosan

Streulicht und Reflexionen sollen in optischen Systemen wie zum Beispiel Kameras oder Mikroskopen möglichst vermieden werden, weil sie den Kontrast mindern und Spiegelungen im Bild verursachen. Dafür setzen die Hersteller neben Blenden eine schwarze Mattierung der Linsenränder und der Innenwand des Tubus – das ist die Röhre zwischen Objektiv und Okular – ein. Bei sehr flachen Einfallswinkeln des Lichts führt dieses Verfahren allerdings nicht zu befriedigenden Ergebnissen.
Metalldrähte mit einem Durchmesser von wenigen hundert Nanometern – also deutlich weniger als einem millionstel Meter – könnten das Problem lösen. Werden die Nanodrähte senkrecht auf den Tubusinnenseiten angebracht, so könnte diese Oberfläche unerwünschtes Licht weitgehend absorbieren und in doppelter Hinsicht zur Streulichtreduktion beitragen. „Zum einen trifft die Strahlung senkrecht auf die Drahtseitenflächen, was die Spiegelung stark reduziert, zum anderen kommt es zwischen den dicht stehenden Drähten zu Mehrfachreflexionen, was den Absorptionsgrad wesentlich erhöht. Mit diesen Materialien sollte es daher möglich sein, nahezu ideale Lichtfallen zu bauen,“ erläutert Frey. Im Projekt sollen zunächst die optischen Eigenschaften von Nanodrahtoberflächen untersucht werden. Anschließend wollen die Forscher das am besten geeignete Material und die geometrischen Parameter der Drähte ermitteln.
Sie arbeiten dabei mit dem südhessischen Unternehmen NanoWired zusammen, das unter anderem Nanodrähte aus Gold und Kupfer mit unterschiedlichen Drahtdicken für die messtechnischen Untersuchungen zur Verfügung stellt. Weitere Partner sind Leica Microsystems als potentieller Anwender der Nanodrahtlösung in Mikroskopen und Leica Camera. Für den Hersteller von Foto- und Fernoptik ist die Nanotechnologie besonders für die Nutzung in miniaturisierten optischen Systemen interessant, wie sie zum Beispiel in Smartphonekameras eingesetzt werden.
Das Projekt läuft ein Jahr und wird im Rahmen des Programms „Forschung für die Praxis“ vom Land Hessen mit 40.000 Euro gefördert.

 

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