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Nanostrukturen für Infrarot-Licht

Weitere Finanzierung für Nano-Technologie: Mehrere Institute der TU Wien forschen in einem Spezialforschungsbereich mit anderen europäischen Universitäten an optischen Nanostrukturen. Das Projekt konnte nun verlängert werden.

Photonic crystal slab quantum well infrared photodetector

Photonic crystal slab quantum well infrared photodetector

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IR-ON Projektleiter und Mitarbeiter bei einem IR-ON Workshop in Traunkirchen, OÖ (Herbst 2010)

IR-ON Projektleiter und Mitarbeiter bei einem IR-ON Workshop in Traunkirchen, OÖ (Herbst 2010)

IR-ON Projektleiter und Mitarbeiter bei einem IR-ON Workshop in Traunkirchen, OÖ (Herbst 2010)

IR-ON Projektleiter und Mitarbeiter bei einem IR-ON Workshop in Traunkirchen, OÖ (Herbst 2010)

Der Spezialforschungsbereich “InfraRed Optical Nanostructures IR-ON“ wurde durch den Fonds für Wissenschaft und Forschung (FWF) für weitere drei Jahre bis Anfang 2015 verlängert. Die erfolgreiche Zusammenarbeit mehrerer Institute der Technischen Universität Wien, der Johannes Kepler Universität Linz, sowie der Universität Wien, der Technischen Universität München und der Friedrich Schiller Universität Jena kann unter der Führung von Univ. Prof. Dr. Karl Unterrainer (TU Wien) mit einer Finanzierung in der Höhe von 2,7 Millionen EUR fortgesetzt werden. Diese Verlängerung ermöglicht es mehr als 40 ForscherInnen, intensiv an der Umsetzung ihres ehrgeizigen Zieles zu arbeiten: der Entwicklung von Nanostrukturen für Lichtquellen und -detektoren im infraroten Spektralbereich.

Winzige Stoffmengen detektieren – mit infrarotem Licht
In der modernen Industriegesellschaft sind Themen wie Umweltverträglichkeit, Umweltverschmutzung, Auffinden von Gefahrengütern, Zuordnung von Altlasten, Emissionskontrolle und damit verbunden Spurenanalyse wichtiger denn je. Dazu gehört der Umgang mit Problemstoffen genauso wie das durch weltpolitische Veränderungen gestiegene Sicherheitsbedürfnis. Viele chemische Verbindungen, wie Sprengstoffe, Drogen oder andere Problemstoffe, lassen sich durch ihr Verhalten im infraroten Spektralbereich (2-20 µm) eindeutig und schnell nachweisen. Sensorsysteme für diesen Spektralbereich gibt es bisher aber kaum: Es fehlen geeignete Lichtquellen und Licht-detektoren.

Vordringen in den Nano-Bereich
Nanostrukturen bieten faszinierende Perspektiven für die Grundlagenforschung und die Entwicklung von neuartigen optischen und elektronischen Bauelementen. Die Reduzierung der Größe von Halbleiterstrukturen unter 100 Nanometer führt zur Quantisierung der elektronischen Zustände mit Übergangsenergien im infraroten Spektralbereich. Quantenpunkte stellen „künstliche“ Atome dar, deren Quanteneigenschaften mit konventionellen Halbleiterbauelementen, wie wir sie täglich verwenden, verbunden werden kann. Durch geeignete Nanostrukturtechniken können diese künstlichen Atome gezielt angeordnet, mit Kontakten verbunden und in komplizierte Schaltungen integriert werden. Die Nanostrukturierung von Halbleitern erhöht damit deren Funktionalität und ermöglicht ein einstellbares, optisch aktives Verhalten in einem sehr breiten Spektralbereich. Ziel des Spezialforschungsbereichs IR-ON ist es, das quantisierte optische Verhalten von Nanostrukturen im Infrarotbereich grundlegend zu erforschen und fürraktische Anwendungen nutzbar zu machen.

Fünf Themenfelder
Der Spezialforschungbereich IR-ON ist in fünf Themenfelder geliedert: 1) Herstellung von Nanostrukturen, 2) neue Analyseverfahren, insbesondere für einzelne Nanostrukturen, 3) optische Spektroskopie im Infrarot- und THz- Spektralbereich, 4) Entwicklung neuer theoretischen Modelle zur Beschreibung dieser Nanostrukturen, und 5) Entwicklung von Nano-Bauelementen für den Infrarot- und THz-Spektralbereich.
Bereits in den ersten beiden Phasen des Spezialforschungsberichs konnten die ForscherInnen zeigen, dass sich Nanostrukturen aus halbleitenden Materialien, wie zum Beispiel durch selbstorganisiertes Wachstum hergestellte Quantenpunkte und Quantendrähte, für infrarote Bauelemente besonders eignen.
IR-ON zeigt, wie die Quantentheorie in Nanostrukturen zu neuer Funktionalität führt. Damit fügt sich der SFB hervorragend in die neuen Forschungsschwerpunkte “Quantentechnlogie” und “Materials and Matter” der TU Wien ein. IR-ON ist unter anderem durch eine Kooperation mit dem NSF Science and Technology Center MIRTHE der Princeton University und durch ein Kooperartionsprogramm mit der European Synchrotron Radition Faciltiy, Grenoble, international vernetzt.