Mate­ri­al­for­schung mit Ultra-Kurz­puls-Laser­quel­le: Uni­ver­si­tät Bay­reuth ver­fügt über lei­stungs­star­kes Großgerät

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Die Inge­nieur­wis­sen­schaf­ten an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth ver­fü­gen seit kur­zem über ein ein­zig­ar­ti­ges, mit einer Ultra-Kurz­puls-Laser­quel­le aus­ge­stat­te­tes Laser­ge­rät zur Bear­bei­tung von Mate­ria­li­en. Auf den Gebie­ten der Gas­sen­so­rik, der Hoch­fre­quenz­tech­nik und der Mikro­sy­stem­tech­nik eröff­net das Gerät unge­ahn­te For­schungs­mög­lich­kei­ten. Es kann Schich­ten und Beschich­tun­gen auf emp­find­li­chen Ober­flä­chen hoch­prä­zi­se struk­tu­rie­ren. Gehär­te­te oder gebrann­te tech­ni­sche Sub­stra­te aller Art las­sen sich exakt schnei­den oder frä­sen. Das Gerät koste­te fast 400.000 Euro. Die Deut­sche For­schungs­ge­mein­schaft (DFG) hat die Anschaf­fung des Geräts am Lehr­stuhl für Funk­ti­ons­ma­te­ria­li­en zu 50 Pro­zent gefördert.

Kira Schlesier M.Sc. bei der Vorbereitung von Strukturierungsarbeiten am Rechner. Foto: C. Wißler.

Kira Schle­si­er M.Sc. bei der Vor­be­rei­tung von Struk­tu­rie­rungs­ar­bei­ten am Rech­ner. Foto: C. Wißler.

Das neue Gerät ist in der Lage, ultra­kur­ze Laser­pul­se zu erzeu­gen, die 1,5 Piko­se­kun­den – also nicht viel län­ger als den bil­li­on­sten Teil einer Sekun­de – andau­ern. Des­halb tritt bei der Mate­ri­al­be­ar­bei­tung mit die­sem Laser fast kei­ne Wär­me­über­tra­gung mehr auf: Das punkt­ge­nau vom Laser­strahl getrof­fe­ne Mate­ri­al ver­dampft sofort. Infol­ge­des­sen ist es umso leich­ter mög­lich, Ober­flä­chen im Mikro­me­ter­be­reich kon­trol­liert zu struk­tu­rie­ren und zu gra­vie­ren, ohne dass die angren­zen­den Berei­che geschä­digt wer­den. Wei­te­re Bei­spie­le sind das Abtra­gen durch­sich­ti­ger und äußerst dün­ner Schich­ten vom Unter­grund oder das Ablö­sen von Metall von Kunst­stof­fen. Zudem ist auch das punkt­ge­naue Schnei­den und Frä­sen kera­mi­scher Mate­ria­li­en, zum Bei­spiel von Alu­mi­ni­um­oxid, möglich.

„Das neue Laser­be­ar­bei­tungs­sy­stem ist für die Erfor­schung und Ent­wick­lung inno­va­ti­ver Funk­ti­ons­ma­te­ria­li­en, bei­spiels­wei­se von hoch­emp­find­li­chen Sen­so­ren oder ultra­fein struk­tu­rier­ten Lei­ter­plat­ten, von unschätz­ba­rem Wert. Auf dem Cam­pus der Uni­ver­si­tät Bay­reuth wird es allen natur- und tech­nik­wis­sen­schaft­li­chen For­schungs­be­rei­chen zugäng­lich sein, eben­so exter­nen For­schungs­part­nern. Das Gerät wird auch dem wis­sen­schaft­li­chen Nach­wuchs in und außer­halb der Uni­ver­si­tät Bay­reuth die Bear­bei­tung von For­schungs­the­men ermög­li­chen, für die an vie­len ande­ren Hoch­schul­stand­or­ten die nöti­ge Infra­struk­tur fehlt“, sagt Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos, Inha­ber des Lehr­stuhls für Funk­ti­ons­ma­te­ria­li­en. „Schon beim Vor­gän­ger­ge­rät haben wir in den letz­ten Jah­ren immer wie­der Anfra­gen erhal­ten, die Aus­gangs­punkt für sehr inter­es­san­te For­schungs­ar­bei­ten waren. Ich bin mir sicher, dass auch zu unse­rem neu­en Laser­be­ar­bei­tungs­sy­stem vie­le Anfra­gen ein­tref­fen wer­den, die mit span­nen­den Her­aus­for­de­run­gen ver­bun­den sind“, sagt Dr.-Ing. Jaroslaw Kita, der das Gerät am Lehr­stuhl für Funk­ti­ons­ma­te­ria­li­en betreut.

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