Licht wordt anders geabsorbeerd, afhankelijk van het materiaal waarop het schijnt. Een internationaal onderzoeksteam met materiaalwetenschappers van de Kiel University heeft een complex hybride materiaal gecreëerd dat licht kan absorberen met een uniek breed scala aan golflengten. Daarnaast verstrooit het licht wat het erg interessant maakt voor industriële toepassingen. Dat zou een belangrijke stap kunnen betekenen in opto-elektronische technologieën richting laserlicht als opvolger van leds. De resultaten gepubliceerd in Natuurwetenschappelijke rapporten vertegenwoordigen de output van een brede internationale samenwerking, waaronder wetenschappers uit Duitsland, Moldavië, Denemarken en Australië.

"Als materiaalwetenschappers zijn we altijd in de vraag om nanomaterialen te ontwikkelen die een breed scala aan licht kunnen absorberen, " legt Dr. Yogendra Mishra uit. Hij leidt een onafhankelijke subgroep van de Functional Materials-werkgroep van professor Rainer Adelung, Instituut voor materiaalkunde aan de universiteit van Kiel. Deze groep heeft expertise in het maken van tetrapoden, vierarmige zinkoxidestructuren. "We hebben nu op een nieuwe manier tetrapoden gemaakt en een hybride materiaal gemaakt van koolstof en anorganisch materiaal. Het demonstreert het vermogen om een ​​breed scala aan golflengten te absorberen, van ultraviolet tot infrarood - en het verspreidt ook licht, Mishra legt uit. "De complexe 3D-tetrapod-architectuur van ons materiaal verspreidt het licht in alle richtingen."

Dit verstrooiingseffect van het hybride materiaal is dringend nodig voor het gebruik van op laser gebaseerde verlichting in opto-elektronische technologieën zoals in de auto-industrie. "Producten van moderne lichttechnologie moeten zo helder mogelijk zijn zonder veel nutteloze warmte te produceren. Dat is het geval bij een normale gloeilamp, die bijna museumstukken zijn geworden. De LED's van vandaag zijn beter, maar krachtige op laser gebaseerde lichten zouden het meest efficiënt zijn, ", zegt materiaalwetenschapper Mishra. De reden waarom op laser gebaseerde verlichting nog niet is gerealiseerd voor een brede toepassing in de industrie, is precies de kracht ervan, die de ogen kunnen beschadigen.

Daarom, het internationale onderzoeksteam probeerde hybride materiaalelementen te ontwikkelen die de helderheid van laserlicht kunnen verminderen terwijl het hoge vermogen behouden blijft. Dat is het effect van de complexe 3-D-tetrapod-architectuur van het nieuwe hybride materiaal, ontwikkeld in een nauwe samenwerking. Aan de Technische Universiteit van Hamburg (TUHH) werden de zinkoxide-tetrapoden uit Kiel omgevormd tot aerographite-tetrapoden van koolstof. Een team van de Technische Universiteit van Moldavië heeft met zijn speciale sputtermachine een enorme hoeveelheid kleinere zinkoxide-nanokristallen – ook in de vorm van tetrapoden – op het oppervlak aangebracht. Het resultaat is een hybride materiaal met een fascinerende ruimtelijke architectuur bestaande uit Aerographite microtetrapoden versierd met zinkoxide nanotetrapoden. Collega's van de Universiteit van Kopenhagen en de Universiteit van Sydney onderzochten verschillende eigenschappen van het nieuw ontwikkelde nanomateriaal.

"De zinkoxide-Aerographite hybride architectuurmaterialen zijn technologisch erg belangrijk en ons doel was om kosteneffectieve benaderingen te ontwikkelen voor hun fabricage en om een ​​goed begrip te krijgen van hun unieke eigenschappen, " zegt professor Ion Tiginyanu, Directeur van het National Center for Materials Study and Testing aan de Technische Universiteit van Moldavië. Gebruikt als een verstrooiingselement, het onderzoeksteam is ervan overtuigd dat het materiaal een veelbelovende kandidaat is voor opto-elektronische technologieën, vooral omdat het technologische proces erachter eenvoudig en economisch is.