Diamantspiegel trotzen den stärksten Lasern
Golfsport entlehnte Struktur sorgt für Langlebigkeit - Harvard-Forscher sehen viele Anwendungen
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Tee-ähnliche Strukturen auf einem Diamanten (Foto: Loncar Labsm, seas.harvard.edu) |
Cambridge (pte002/25.05.2022/06:05)
Forscher der Ingenieurschule der Harvard University http://seas.harvard.edu haben einen Spiegel aus Diamant entwickelt. Er übersteht pausenlos auftreffende Laserstrahlen schadlos, weil die Oberfläche Nanostrukturen aufweist, die in einem Ätzverfahren entstanden sind. Der Beschuss mit einem Zehn-Kilowatt-Laser der US-Marine konnte dem Spiegel nichts anhaben.
Nur ein Werkstoff
Bisher werden Spiegel zum Lenken der Strahlen von Hochleistungslasern durch Beschichten von Substraten mit unterschiedlichen Materialien hergestellt. "Unser Spiegel besteht dagegen aus einem einzigen Werkstoff. Daher kann es nicht zu Wärmespannungen kommen, die herkömmliche Spiegel oft vorzeitig zerstören", sagt Forschungsleiter Marko Loncar.
Loncars Labor für nanoskalige Optik entwickelte die Ätztechnik ursprünglich, um nanoskalige Strukturen auf Diamanten für Anwendungen in der Quantenoptik und Kommunikation herzustellen. "Doch dann kam uns die Idee, das Verfahren für etwas Klassischeres zu nutzen", sagt Haig Atikian, der bei Loncar promoviert hat.
Für Halbleiter und Co
Die Strukturen, die Atikian und Loncar mit einem Ionenstrahl schufen, ähneln den Tees, die im Golfsport verwendet werden. Der Ball wird daraufgelegt oder "aufgeteet", wie die Golfer sagen, damit er leichter zu spielen ist. Sie stehen auf der Oberfläche, die gerade einmal neun Quadratmillimeter groß ist, in Reihe und Glied hinter- und nebeneinander. Das bewirkt, dass 98,9 Prozent der Energie, die der Laserstrahl mit sich führt, umgelenkt wird. Die Restenergie steckt der Diamant locker weg.
Die Forscher können sich vorstellen, diese Spiegel für Waffen, in der Halbleiterfertigung und anderen industriellen Anwendungen sowie in der Weltraumkommunikation einzusetzen. Möglicherweise lasse sich statt des Diamanten auch Quarzglas einsetzen, das genauso strukturiert ist, vermuten die Entwickler.
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