Poröse Gläser als neue Klasse von 3D-hyperuniformen optischen Materialien

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Enke; Professor Dr. Ralf B. Wehrspohn
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529736062

Ungeordnete Materialien, obwohl sie in unzähligen Formen in der Natur um uns herum vorkommen, waren aufgrund der Komplexität der Quantifizierung von Unordnung schon immer schwieriger zu erforschen als perfekt geordnete oder sogar völlig zufällige Materialien. Erst in den letzten Jahren hat die wissenschaftliche Gemeinschaft das Potenzial korrelierter Unordnung für viele Bereiche der Natur erkannt. Eine besondere Art exotischer Konfigurationen innerhalb des weiten Parameterraums der korrelierten Unordnung wird als hyperuniforme Unordnung bezeichnet. Hyperuniforme ungeordnete Zustände werden von anderen ungeordneten Zuständen dadurch unterschieden, dass Dichtefluktuationen im Grenzfall von großen Längenskalen unterdrückt werden, eine Eigenschaft, von der früher angenommen wurde, dass sie nur für periodische Strukturen charakteristisch ist. Wir haben zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erstmals skalierbare Ansätze für 2D-hyperuniforme -Anordnungen von Nanodisks gezeigt. Eine noch größere Herausforderung und das Ziel dieses Vorhabens ist die skalierbare Herstellung von hyperuniformen 3D-Strukturen. Unser Ansatz ist das maßgeschneiderte Design der spinodalen Entmischung in porösen Gläsern. Obwohl es theoretische Berechnungen für die Hyperuniformität in solchen spinodalen Strukturen gibt, gibt es nach unserem besten Wissen bis heute keinen direkten experimentellen Beweis.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Sharon Koppka; Dr. Alexander Sprafke