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09.07.2018 | Optische Technologien | Infografik | Onlineartikel

Infrarot erstrahlt in grünem Licht

Autor:
Dieter Beste

Ein neues Material mit perfekten Tetraederschichten eignet sich zur Erzeugung hochenergetischen UV-Lichts – und zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlung.

Für Zinnfluorooxoborat, kurz TFB, lautet die chemische Summenformel Sn[B₂O₃F₂]. Die Herstellung dieses neuen Materials gelang dem Team von Henning Höppe an der Universität Augsburg durch die geschickte Reaktion zweier verfügbarer Chemikalien: Boroxid und Zinnfluorid. Höppes Festkörperchemie-Arbeitsgruppe erforscht am Institut für Physik der Universität Augsburg Fluorooxoborate. Das sind Verbindungen, die strukturell den zu Tausenden natürlich vorkommenden Silicaten ähneln, sich chemisch jedoch deutlich unterscheiden. Während bei Silicaten Silizium und Sauerstoff überwiegen, enthalten Fluorooxoborate Fluor, Sauerstoff und Bor.

"Die wissenschaftliche Bedeutung der aktuellen Ergebnisse unserer Forschung zu Fluorooxoboraten liegt in der völlig außergewöhnlichen Kristallstruktur des von uns gezielt hergestellten TFB", erläutert Höppe. TFB enthält – wie gängige Silicate – ausschließlich Tetraeder als zu ebenen Schichten verbundene Baueinheiten, wobei alle Tetraederspitzen genau in dieselbe Richtung zeigen. "Diese ausgesprochen ästhetische Kristallstruktur ist sehr ungewöhnlich. Wir ahnten, dass solch perfekte Schichten herstellbar sein müssten. Und wir dachten", so Höppe, "mit Zinn könnte es funktionieren – und es hat funktioniert!"

Die Kristallstrukturen von Fluorooxoboraten verfügen über besondere nichtlineare optische Eigenschaften, zu denen unter anderem die Frequenzverdopplung zählt: Wird ein solches Material mit hoher Intensität bestrahlt, entsteht Strahlung mit verdoppelter Frequenz und dementsprechend halbierter Wellenlänge. Unsichtbare Infrarotstrahlung wird so zu grünem Licht. "Unser TFB kann aber noch mehr", betont Höppe: "Denn mit diesem gezielt herstellbaren Material lässt sich auch hochenergetisches UV-Licht für spezielle optische Anwendungen erzeugen – z. B. für die Fotolithografie in der Halbleitertechnik."

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