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Es wurde ein Kristall geschaffen, der Licht besser bricht als alle Substanzen

02.07.2018

Ein Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren unter der Leitung der University of Wisconsin-Madison und der University of Southern California (USA) hat einen Kristall geschaffen, der einen höheren Grad an optischer Anisotropie aufweist als alle anderen Festkörper auf der Erde, insbesondere für Infrarotlicht.

Um besser zu verstehen, was optische Anisotropie ist, platzieren Sie ein Stück durchsichtigen isländischen Spat (ein Mineral, eine Art Calcit) über einem Bild, und Sie werden sehen, dass das Bild verdoppelt ist. Dies liegt an einem Phänomen namens Doppelbrechung. In dieser Eigenschaft manifestiert sich die optische Anisotropie - der Unterschied in den optischen Eigenschaften des Mediums in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung des Lichts darin sowie von der Polarisation dieses Lichts. Lichtwellen im selben Strahl, die ein Material mit optischer Anisotropie passieren, werden je nach Polarisation – ein Maß für die Richtung, in der die Lichtwellen schwingen – mehr oder weniger abgebremst. Das menschliche Auge kann keine Polarisation erkennen, aber die Fähigkeit, die Schwingungsrichtung von Licht zu ändern, ist für LCD-Bildschirme, 3D-Filme, Laser und Filter für Kamera- und Videokameraobjektive unerlässlich. Die meisten Geräte, die die Polarisation von Licht verändern, basieren auf Materialien mit optischer Anisotropie.

Ein Mineral wie isländischer Spat hat eine gut ausgeprägte Doppelbrechung, aber in einem neuen Kristall, der von amerikanischen Wissenschaftlern geschaffen wurde, manifestiert sich diese Eigenschaft viel besser. Und viel besser als jede andere Substanz auf der Erde - etwa 50-100 mal, für den Infrarotbereich. Diese beeindruckende Fähigkeit beruht auf der einzigartigen Molekularstruktur des Kristalls, der aus langen Ketten von Atomen besteht, die in parallelen Reihen angeordnet sind. Mithilfe fortschrittlicher Computertechniken wählten die Forscher eine Reihe notwendiger Atome aus, züchteten sie im Labor und untersuchten sie sorgfältig.

Das neue Material hat aufgrund seiner Eigenschaften ein hohes Potenzial. Es kann in energiesparenden Photovoltaikzellen oder Leuchtdioden nützlich sein. In Zukunft wollen die Wissenschaftler weitere Eigenschaften des neuen Kristalls erforschen und arbeiten auch an der Entwicklung von Strategien, um das Material in großen Mengen zu synthetisieren.

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