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Herstellung von Lasern durch Drucken

13.10.2012

Wissenschaftler der University of Cambridge haben eine Technologie zur Herstellung von Lasern durch Drucken entwickelt. Die Entwicklung hat ein sehr breites Spektrum möglicher Anwendungen, von medizinischen Geräten bis hin zu Displays.

Es sei daran erinnert, dass ein Laser ein Gerät ist, das es ermöglicht, durch Nutzung des Phänomens der stimulierten Emission die Pumpenergie in die Energie eines kohärenten, monochromatischen, polarisierten und eng gerichteten Strahlungsflusses umzuwandeln. Die bekanntesten Anwendungen von Lasern in der modernen Elektronik sind optische Speichergeräte und optische Kommunikationsleitungen. Laser für diese Anwendungen werden in Halbleitertechnologie hergestellt. In Cambridge lernten sie, wie man Laser aus organischen Materialien auf beliebige Oberflächen „druckt“.

Diese Laser haben Verwendung in cholesterischen Flüssigkristallen (LCs) gefunden, ähnlich denen, die in Displays verwendet werden. Bei einer bestimmten Ausrichtung können die spiralförmigen Moleküle als optischer Resonator dienen – eine Schlüsselkomponente eines Lasers. Es bleibt noch ein Fluoreszenzfarbstoff hinzuzufügen, um durch optische Anregung des Resonators Laserstrahlung zu erhalten.

Solche Laser sind seit langem bekannt, früher wurden sie jedoch dadurch hergestellt, dass Flüssigkristalle zwischen zwei Glasplatten platziert wurden, die Hundertstel Millimeter voneinander entfernt waren. In diesem Fall diente eine spezielle Polymerbeschichtung des Glases zur Ausrichtung der LC-Moleküle. Dies ist ein komplexer Prozess und die Auswahl an Substratmaterialien ist sehr begrenzt. Die Leistung der Cambridge-Spezialisten besteht darin, diesen Prozess zu vereinfachen, wodurch es möglich wurde, im Druckverfahren eine Reihe von mehrfarbigen Lasern in einem Schritt zu erstellen.

Mit einem speziellen Tintenstrahldrucker druckten die Forscher Hunderte von Punkten aus einem LC-basierten Substrat, das mit einer Polymerlösung beschichtet war. Während des Trocknens richtete das Polymer die LC-Moleküle aus und verwandelte die Punkte in Laser. Fast jede Oberfläche kann als Basis verwendet werden, sagen Wissenschaftler, und vorhandene Druckgeräte sind potenziell für den Druckprozess geeignet.

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In ähnlicher Weise haben Forscher der University of Cambridge und Boeing die weltweit erste Hybridversion eines Flugzeugs entwickelt und der Welt eine umweltfreundlichere, treibstoffeffizientere Version eines kompakten einsitzigen Flugzeugs vorgestellt.

Testflüge der Idee von Boeing und britischen Designern wurden vor wenigen Tagen erfolgreich abgeschlossen. Das für das Projekt gewählte Konzept funktioniert ähnlich wie der Elektromotor in Hybridautos. Das Design des Flugzeugs sieht den Einbau eines Kolbenflugmotors und eines Elektromotors vor, der aktiviert wird und nur in bestimmten Fällen zusätzlichen Schub liefert. Dazu gehören Start, Steigflug sowie verschiedene kritische Situationen, in denen zusätzliche Leistung benötigt wird.

Während des Fluges im Normalmodus werden die Akkus über den Kolbenmotor aufgeladen. Durch die Wahl der ausgewogensten Betriebsweise des Hauptkraftwerks und das Vorhandensein zusätzlicher elektrischer Traktion gelang es den Ingenieuren, bis zu 30 % Kraftstoff einzusparen. Die Technologie ist derzeit noch weit von der Serienreife in Verkehrsflugzeugen entfernt, zeigt aber bereits jetzt sehr gute Ergebnisse. Testflüge des Hybridflugzeugs fanden im britischen Luftraum statt, aber die Flughöhe des Flugzeugs war auf bescheidene 500 m begrenzt.

"Trotz der Tatsache, dass Hybridautos vor einem Jahrzehnt verfügbar wurden, wurde die Entwicklung der Hybridfliegerei durch moderne Batterietechnologien behindert. Bis vor kurzem waren Batterien zu schwer, sperrig und hatten nicht die richtige Kapazität für solche Gesamtabmessungen. Mit dem Aufkommen von fortschrittlichen Lithium-Polymer-Batterien hat sich die Situation geändert, wodurch es möglich wurde, das Konzept eines kleinen Hybridflugzeugs heute in die Realität umzusetzen “, teilte Projektleiter Dr. Paul Robertson (Dr. Paul Robertson) seine Vision der Situation mit der Universität Cambridge.

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