Wenn ein Chamäleon seine Farbe von Türkis über Rosa und Orange zu Grün ändert, kommen die Gestaltungsprinzipien der Natur zum Tragen: Komplexe Nanomechaniken arbeiten leise und mühelos daran, die Haut der Eidechse an ihre Umgebung anzupassen.



Inspiriert von der Natur hat ein Team der Northwestern University einen neuartigen Nanolaser entwickelt, der seine Farbe mithilfe des gleichen Mechanismus wie Chamäleons ändert. Die Arbeit könnte den Weg für Fortschritte bei flexiblen optischen Displays in Smartphones und Fernsehern, tragbaren photonischen Geräten und hochempfindlichen Sensoren zur Messung von Dehnung ebnen.

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„Chamäleons können ihre Farben leicht ändern, indem sie den Abstand zwischen den Nanokristallen auf ihrer Haut steuern, was die von uns beobachtete Farbe bestimmt“, sagte Teri Wodom, Charles Eand Emma HMorrison Professorin für Chemie am Weinberg College of Arts and Sciences der Northwestern University. „Diese auf der Oberflächenstruktur basierende Färbung ist chemisch stabil und robust.“

Die Forschungsergebnisse wurden gestern online in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht. Odom, stellvertretender Direktor des International Institute of Nanotechnology der Northwestern University, und George C. Schatz, Charles E. und Emma H. Morrison Professor für Chemie in Weinberg, fungierten als korrespondierende Autoren der Studie. Ähnlich wie ein Chamäleon den Abstand von Nanokristallen auf seiner Haut reguliert, nutzt der Laser des Northwestern-Teams periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln auf einer dehnbaren Polymermatrix. Dehnt sich die Matrix, um die Nanopartikel weiter auseinander zu bewegen, oder zieht sie sich zusammen, um sie näher zusammenzubringen, ändert sich die Wellenlänge des vom Laser emittierten Lichts und damit auch seine Farbe. Die Forschungsergebnisse wurden gestern online in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht. Odom, stellvertretender Direktor des International Institute of Nanotechnology der Northwestern University, und George C. Schatz, Charles E. und Emma H. Morrison Professor für Chemie in Weinberg fungierten als korrespondierende Autoren der Studie.Morrison-Professor für Chemie in Weinberg fungierte als einer der korrespondierenden Autoren der Studie. Ähnlich wie ein Chamäleon den Abstand von Nanokristallen auf seiner Haut reguliert, nutzt der Laser des Teams der Northwestern University periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln auf einer dehnbaren Polymermatrix. Wenn sich die Matrix dehnt, um die Nanopartikel weiter auseinander zu ziehen, oder sich zusammenzieht, um sie näher zusammenzubringen, ändert sich die Wellenlänge des vom Laser emittierten Lichts und damit auch seine Farbe.



Die Forschungsergebnisse wurden gestern online in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht. Odom, stellvertretender Direktor des International Institute of Nanotechnology der Northwestern University, und George C. Schatz, Charles E. und Emma H. Morrison Professor für Chemie in Weinberg, fungierten als korrespondierende Autoren des Artikels.



So wie ein Chamäleon den Abstand der Nanokristalle auf seiner Haut steuert, nutzt der Laser des Teams der Northwestern University periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln auf einer dehnbaren Polymermatrix. Wenn sich die Matrix entweder dehnt, um die Nanopartikel weiter auseinander zu ziehen, oder sich zusammenzieht, um sie näher zusammenzuschieben, ändert sich die vom Laser emittierte Wellenlänge, wodurch sich auch seine Farbe ändert.



„Durch Dehnen und Entspannen des Elastomersubstrats können wir also die Emissionsfarbe nach Belieben auswählen“, sagte Odom.

Der resultierende Laser ist robust, abstimmbar, reversibel und weist eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Dehnung auf. Diese Eigenschaften sind entscheidend für Anwendungen in reaktionsschnellen optischen Displays, photonischen On-Chip-Schaltungen und multiplexierter optischer Kommunikation.

Die Forschungsergebnisse wurden gestern online in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht. Odom, stellvertretender Direktor des International Institute of Nanotechnology der Northwestern University, und George C. Schatz, Charles E. und Emma H.Morrison-Professor für Chemie in Weinberg fungierte als einer der korrespondierenden Autoren der Studie. Ähnlich wie ein Chamäleon den Abstand von Nanokristallen auf seiner Haut reguliert, nutzt der Laser des Teams der Northwestern University periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln auf einer dehnbaren Polymermatrix. Wenn sich die Matrix dehnt, um die Nanopartikel weiter auseinander zu ziehen, oder sich zusammenzieht, um sie näher zusammenzubringen, ändert sich die Wellenlänge des vom Laser emittierten Lichts und damit auch seine Farbe.

Die Studie wurde von der National Science Foundation (Fördernummer DMR-1608258) und dem Vannevar Bush Faculty Fellowship des US-Verteidigungsministeriums (Fördernummer N00014-17-1-3023) unterstützt. Danqing Wang, ein Doktorand in Odoms Labor, fungierte als Erstautor des Artikels.

Die Forschungsergebnisse wurden gestern online in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht. Odom, stellvertretender Direktor des International Institute of Nanotechnology der Northwestern University, und George C. Schatz, Charles E. und Emma H. Morrison Professor für Chemie in Weinberg, fungierten als Koautoren der Studie. Ähnlich wie ein Chamäleon den Abstand von Nanokristallen auf seiner Haut reguliert, nutzt der Laser des Northwestern-Teams periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln auf einer dehnbaren Polymermatrix. Dehnt sich die Matrix, um die Nanopartikel weiter auseinander zu bewegen, oder zieht sie sich zusammen, um sie näher zusammenzubringen, ändert sich die Wellenlänge des vom Laser emittierten Lichts und damit auch dessen Farbe. Danqing Wang, Doktorand in Odoms Labor, ist Erstautor der Studie.