Ein neues Herstellungsverfahren für helikale Metallnanopartikel bietet einen einfacheren und kostengünstigeren Weg, Materialien schnell herzustellen, die für die Fortentwicklung photonischer Technologien unerlässlich sind. Diese neue Entwicklung stammt von Forschern der University of Michigan und wurde in einem wissenschaftlichen Papier mit dem Titel „Direct-write 3D printing of plasmonic nanohelicoids by circularly polarized light“ veröffentlicht.
Ein neues Verfahren zur Materialherstellung
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Nicholas Kotov, dem Irving Langmuir Distinguished University Professor of Chemical Sciences and Engineering, präsentierte ihre Ergebnisse in den Proceedings of the National Academy of Sciences. Ihr Hauptantrieb war die deutliche Vereinfachung der Herstellung komplexer Materialien, welche die Entwicklung vieler aktueller Technologien behindern. Durch die Nutzung des 3D-Drucks konnten „Wälder“ aus Nanohelices erschaffen werden, die, wenn sie mit einem Lichtstrahl ausgerichtet werden, eine starke optische Rotation erzeugen. Diese Eigenschaft ermöglicht die Nutzung von Chiralität in Gesundheits- und Informationstechnologien, in denen Chiralität häufig vorkommt.
Chirale Oberflächen und ihre Bedeutung
Chirale Oberflächen, die keine Spiegelsymmetrie aufweisen, sind aufgrund ihrer Fähigkeit, Licht im Nanomaßstab zu biegen, besonders begehrt. Die von den Forschern entwickelte Methode ermöglicht es, solche Oberflächen mit 3D-Druck sehr effizient und kostengünstig zu erstellen. Diese Oberflächen sind insbesondere für plasmonische Metalle von Interesse, da sie eine große Familie von sehr empfindlichen Biodetektoren erzeugen können. Sie haben das Potenzial, spezifische Biomoleküle zu erkennen, was die Entwicklung zielgerichteter Therapeutika unterstützen könnte. Darüber hinaus bieten diese Materialien die Möglichkeit, Informationstechnologien weiterzuentwickeln, indem sie größere Datenspeicherkapazitäten und schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten ermöglichen, indem sie die Interaktion von Licht mit elektronischen Systemen nutzen.
Vorteile des Verfahrens
Die traditionellen Methoden zur Herstellung dieser speziellen 3D-strukturierten Oberflächen sind komplex, teuer und produzieren viel Abfall. Die von Kotov und seinem Team entwickelte Methode verwendet helikale Lichtstrahlen, um Nanoskalen-Helices mit spezifischer Händigkeit und Steigung zu produzieren. Diese Methode stellt eine Alternative zur Nanolithographie dar und fördert die 3D-Additivfertigung durch ihre Verarbeitungssimpelheit, hohe Polarisationsrotation und feine räumliche Auflösung.
