Meeresschwämme als Inspiration für die Laserindustrie

Wissenschaftler der TU Bergakademie Freiberg haben mit einem internationalen Forscherteam die Struktur biologischer Glasfasern entschlüsselt. Die Erkenntnisse eröffnen neue Möglichkeiten für die moderne Werkstoffwissenschaft.

 

Ein Leben ohne Lasertechnik ist heutzutage nicht mehr vorstellbar. Zur Erzeugung eines Superkontinuums, einem breitbandigen Laserlicht, werden Impulse durch eine speziell konstruierte Glasfaser geschickt, in der das Licht verformt und das Lichtspektrum verbreitert wird. Bisher kommen dafür synthetisch hergestellte, photonische Kunstfasern zum Einsatz. Dabei hat die Natur schon vor 500 Millionen Jahren ähnliche Glasfasern bei Tiefsee-Glasschwämmen entwickelt. Deren Eigenschaften hat nun erstmals ein internationales Forscherteam aus Deutschland, England, Spanien, Russland, Kanada sowie den USA unter Leitung des Biomineralogie-Professors Hermann Ehrlich von der TU Bergakademie Freiberg entschlüsselt.

 

„Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der auf Hawaii ansässige Glasschwamm namens Sericolophus hawaiicus bis zu hundert Mikrometer dicke Glasfasern produziert und das im Gegensatz zur industriellen Herstellung, wo rund 2000 Grad Celicus notwendig sind, bereits bei vier Grad Celcius. Damit spart die Natur-Faser massiv an eingesetzter Energie und folglich an Produktionskosten“, erklärt Prof. Ehrlich. Im Labor gelang den Forschern außerdem die Erzeugung eines Superkontinuums mit den Bio-Glasfasern über einen großen Wellenlängenbereich.

 

„Jetzt wo wir die mikro- und nano-Struktur der Fasern des Glasschwammes analysiert haben, können wir die Vorschläge zur Herstellung von biomimetisch inspirierten künstlichen Fasern unter niedrigen Temperaturen an die Industrie unterbreiten“, so Prof. Ehrlich. Die Strukturprinzipien der untersuchten Glasschwämme können beispielsweise genutzt werden, um Biokomposite zu entwickeln, die im Superkontinuum leitfähig sind.

 

Seit fünf Jahren arbeitet das 31-köpfige Team an der Erforschung der Glasschwämme, um Modelsysteme für die moderne Werkstoffwissenschaft zu entwickeln. Unterstützt werden sie sowohl durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft als auch das Bio-Hydrometallurgische Zentrum für strategische Elemente der Dr.-Erich-Krüger-Stiftung.

 

Die Forschungsarbeit wurde vor kurzem in der renommierten Zeitschrift "Advanced Optical Materials" veröffentlicht