Nanococktails aus der Laser-Bar

  • Dr.-Ing. Stephan Barcikowski, Laser Zentrum Hannover e. V.Dr.-Ing. Stephan Barcikowski, Laser Zentrum Hannover e. V.
  • Dr.-Ing. Stephan Barcikowski, Laser Zentrum Hannover e. V.

Nanococktails aus der Laser-Bar. Basierend auf der Anzahl der Patente in Europa gilt die Nanotechnologie als Zukunftsmotor für die Energie-, Umwelt-, Informations- und Medizintechnik. Die Eigenschaften von Strukturen im Nanometerbereich unterscheiden sich von denen der „Großen“ und bieten so neue Potentiale in verschiedensten Anwendungsgebieten.

Beispielsweise sorgen schon jetzt Keramiknanopartikel unsichtbar für kratzfeste Autolacke, Partikel aus Silber schützen vor Biofilmbildung und Infektionen. Gold-Nanopartikel und magnetische Nanopartikel werden bereits in der medizinischen Diagnose und Therapie vom Schwangerschaftstest bis hin zur Krebsbekämpfung eingesetzt.

Laut einer Studie der DG-Bank im Auftrag der BASF betrug 2001 der Weltmarkt für Nanopartikel und Nanomaterialien, welche ¼ des Nanotechnologiemarktes darstellen, bereits 15.000.000.000 €. Es gibt viele Möglichkeiten, Nanopartikel entstehen zu lassen. Eine übliche Methode ist es Nanopartikel auf chemischem Weg in der Gasphase oder Flüssigkeit herzustellen, was aber zu Verklumpungen (Agglomeraten) oder Verunreinigungen durch Hilfsstoffe (Precursor und Additive) führen kann.

Gerade für anspruchsvolle Anwendungen in der Kunststoff- und Medizintechnik werden jedoch hochreine und stabile Partikel benötigt. Darüber hinaus verlangen die Anwender oftmals nach dem Design von Nanopartikeln aus neuen Materialien, Legierungen oder auch nach Mischungen aus Nanopartikeln für den Einbau und die Kombination von Nanoeffekten in ihren Produkten. Aber wie stellt man solche Nanomaterialien schnell und hochrein her?

Am Laser Zentrum Hannover e. V. (LZH) wird das gepulste Laserstrahlabtragen in Flüssigkeit eingesetzt, um Nanopartikel zu generieren. Hierbei wird ein Verfahren verwendet, das mittels ultrakurzer Laserpulse die Nanopartikel direkt aus einer Substratoberfläche „sprengt“. Dieses Substrat befindet sich in einer geeigneten Flüssigkeit wie Wasser, Lösungsmittel oder einem Monomer, die das wertvolle und empfindliche Nanomaterial zugleich stabilisiert.

Eine Erwärmung des Ausgangsmaterials durch den Laserabtragsprozess wird durch den Einsatz dieser ultrakurzen Pulse vermieden.

Somit bleibt die Qualität der Nanopartikel erhalten. Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass nahezu jegliche Feststoffe auf diese Weise „zerkleinert“ werden können und somit jede denkbare „Mixtur“ für die Kombination von Eigenschaften hergestellt werden kann. Anders ausgedrückt, kann man mit diesem Verfahren nach Rezept beliebige „Nanococktails“ mixen.

Das ist besonders wichtig für die Umsetzung von Nano-Multifunktionen (z. B. verschleißfest und anitbakteriell). In weiteren Verfahrensschritten können diese Nanococktails verarbeitet oder in Kunststoffe eingebettet werden. Dadurch dass die Nanopartikel schon bei ihrer Entstehung in der Flüssigkeit stabil vorliegen, liegen sie bei der Einbettung in Kunststoffe ebenfalls gleichmäßig verteilt im entsprechenden Volumen vor. Dieses laserbasierte Verfahren – auch „Rapid Nanomaterial Manufacturing“ genannt – erlaubt die Produktion stabiler Nanopartikel sowie deren verlustfreie Einbettung (vollständige Dispersion) in einen gewünschten Kunststoff.

Da das Verfahren ohne chemische Hilfsstoffe auskommt, ist das entstehende Produkt besonders rein und damit frei von eventuellen unkontrollierbaren Effekten, schwankender Qualität oder Nebenwirkungen. Somit ermöglicht dieses Verfahren eine Bereitstellung von neuen Materialien für eine Vielfalt von Anwendungsfeldern mit maßgeschneiderten Eigenschaften.

Kontakt:

Dr.-Ing. Stephan Barcikowski
Laser Zentrum Hannover e. V.
Nanotechnology Department
Nanomaterials Group Hannover
Tel.: 0511/2788-377
Fax: 0511/2788-100
www.lzh.de

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.