Weißes Graphen für ein angenehmes Laserlicht

| Redakteur: Hendrik Härter

Mit Aerobornnitrid ist es mögilch, das Laserlicht homogen in alle Richtungen zu streuen.
Mit Aerobornnitrid ist es mögilch, das Laserlicht homogen in alle Richtungen zu streuen. (Bild: Florian Rasch)

Forscher haben ein weißes Graphen entwickelt, mit dem sich ein angenehmes Laserlicht erzeugen lässt. Denkbar ist, damit LEDs zu ersetzen. Doch noch reicht die Effizienz der Laserdioden nicht aus.

Aerobornitrid verfügt über eine Porosität von 99,99% und besteht damit fast nur aus Luft. Entwickelt hat das Material ein internationales Forscher-Team unter Leitung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Mit dem Material wollen die Forscher die Grundlage für Laserlicht der nächsten Generation legen. „Für sehr helles oder viel Licht braucht man eine große Anzahl von LEDs und damit Platz. Die gleiche Menge an Licht könnte man aber auch mit einer um Faktor 1000 kleineren Laserstruktur erhalten“, unterstreicht Dr.-Ing. Fabian Schütt das Potential. Der Materialwissenschaftler aus der Arbeitsgruppe „Funktionale Nanomaterialien“ der CAU ist Erstautor der Studie, an der weitere Forschende aus Deutschland, England, Italien, Dänemark und Südkorea beteiligt sind.

Leistungsstarke kleine Lichtquellen erlauben zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Erste Testanwendungen wie in Autoscheinwerfern gibt es bereits, doch flächendeckend konnten sich Laserlampen noch nicht durchsetzen. Das liegt zum einem an dem intensiven, gerichteten Licht des Laserstrahls. Zum anderen ist Laserlicht monochromatisch, es besteht also aus nur einer Wellenlänge. Das führt zu einem unangenehmen Flackern, wenn ein Laserstrahl von einer Oberfläche reflektiert wird.

Gestreutes Licht dank poröser Struktur

Wer bisher an Laserlicht arbeitet, nutzt als Leuchtstoffe sogenannte Phosphore. Allerdings erzeugen sie ein relativ kaltes Licht, sind nicht langzeitstabil und wenig effizient. Das Forschungsteam aus Kiel setzt auf einen anderen Ansatz: Sie entwickelten eine stark streuende Nanostruktur aus Bornitrid, das auch als ,,weißes Graphen“ bezeichnet wird und extrem wenig Licht absorbiert.

Diese Struktur besteht aus einem filigranen Netz unzähliger feiner Hohlröhren von wenigen Mikrometern. Trifft ein Laserstrahl darauf, wird er im Inneren der Struktur extrem stark gestreut und ein homogenes Licht wird abgegeben. „Unser Material wirkt quasi wie ein künstlicher Nebel, der ein gleichmäßiges, angenehmes Licht erzeugt“, erklärt Schütt. Die starke Streuung trägt außerdem dazu bei, dass störendes Flackern für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar ist.

Laser mit einer besseren Effizienz

Dank der Nanostruktur hält das Material dem intensiven Laserlicht stand und streut zudem das Licht in verschiedenen Wellenlängen. Rotes, grünes und blaues Laserlicht lässt sich so mischen, um neben normalem Weiß gezielte Farbeffekte zu kreieren. Damit ließen sich sehr leichte Laserdioden entwickeln. „Um künftig mit LEDs konkurrieren zu können, muss allerdings auch die Effizienz von Laserdioden noch verbessert werden“, erzählt Schütt. Für den Schritt vom Labor in die Anwendung sucht das Forschungsteam jetzt Industriepartner.

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