Millionen Alltagsgeräte funktionieren dank Licht, aber wussten Sie, dass einige der leistungsstärksten Werkzeuge, um dieses Licht zu formen, fast unvorstellbar klein sind? In Zusammenarbeit mit Forschungsteams der Sungkyunkwan-Universität in Südkorea hat CSEM eine neue Generation von Quantenpunkten (Quantum Dots, QD) entwickelt. Das sind winzige Kristalle, die nur wenige Nanometer klein sind.
Doch was sind eigentlich Quantenpunkte und warum sind sie so wichtig? Ein Quantenpunkt ist ein Halbleiterpartikel im Nanobereich, dessen Farbe komplett von seiner Grösse abhängt. Weil Ingenieurinnen und Ingenieure seine Grösse präzise anpassen können, lässt sich das Licht so «einstellen», dass es ganz bestimmte Wellenlängen erzeugt. Dadurch eignen sich Quantenpunkte ideal für Anwendungen, bei denen es auf präzise Farbwiedergabe, helles Licht und effiziente Lichtausbeute ankommt, wie beispielsweise bei Displays.
Bis vor Kurzem wiesen viele Quantenpunkte winzige Defekte auf, die ihr Licht schwächten oder destabilisierten – etwa so wie ein winziger Edelstein, dessen Brillanz durch eine Imperfektion beeinträchtigt wird. Das internationale Team hat dieses Problem gelöst, indem es unter streng kontrollierten Bedingungen eine «Core-Shell»-Struktur entwickelte. Die so entstandenen spannungsgesteuerten Kristalle leuchten sauber und gleichmässig – eine Verbesserung, die eine neue Generation von Quantenpunkten definiert. Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.
Unsere Aufgabe war es, diese Nanokristalle so weiterzuentwickeln, dass daraus robuste Materialien entstehen, die in der Industrie eingesetzt werden können. Mit den richtigen Beschichtungen behalten die Quantenpunkte ihre Helligkeit und Farbe über lange Zeit bei – selbst nach ihrer Weiterverarbeitung und Einbindung in die entsprechenden Technologien. So werden sie zu verlässlichen Bausteinen für zukünftige Photonik- und Sensorikprodukte.
Die Rolle von CSEM bestand darin, diesen wissenschaftlichen Durchbruch für den Einsatz ausserhalb des Labors nutzbar zu machen. Xavier Bulliard, Principal Engineer, Micro and Nano Systems bei CSEM, erklärt: «Unsere Aufgabe war es, diese Nanokristalle so weiterzuentwickeln, dass daraus robuste Materialien entstehen, die in der Industrie eingesetzt werden können. Mit den richtigen Beschichtungen behalten die Quantenpunkte ihre Helligkeit und Farbe über lange Zeit bei – selbst nach ihrer Weiterverarbeitung und Einbindung in die entsprechenden Technologien. So werden sie zu verlässlichen Bausteinen für zukünftige Photonik- und Sensorikprodukte.»
In der Praxis bedeutet dies, dass Geräte, die mit diesen hochwertigen Quantenpunkten ausgestattet sind, sattere und präzisere Farben auf Displays zaubern, Sonnenenergie effizienter einfangen und in hochsensible Sensoren für Umwelt‑ oder Medizintechnik-Anwendungen integriert werden können. Das wiederum spart Energie, liefert präzisere Diagnosen und verbessert die Leistung von Alltagselektronik.
Mit Blick auf die Zukunft ist CSEM bestens aufgestellt, um diese hochmodernen Quantenpunkte in kommerzielle Photonik-, Solar- und Sensortechnologien einzubinden – und so wissenschaftliche Fortschritte im Nanometerbereich in einen greifbaren Nutzen für Industrie, Gesellschaft und das tägliche Leben zu verwandeln.
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