Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena entwickelt mit Hilfe der Carl-Zeiss-Stiftung multiresponsive Materialien, zu denen eine Linse gehört, die Gas spürt. Mit der Hybridglas-Linse wird das Licht stärker oder schwächer gebrochen, wenn das Linsenmaterial Gas oder eben keines absorbierte.

Die Herausforderung dabei war es, Methoden der klassischen Glasformgebung auf die speziellen Materialien zu übertragen. Für die Formung werden metallorganische Gerüstverbindungen verwendet. "Allerdings zersetzen sich die meisten dieser Substanzen, wenn sie erhitzt werden und können daher nur sehr schwer geformt werden", teilte die Erstautorin der Studie, Oksana Smirvona, am 26. Juni 2024 mit.  

Das Verfahren zur Herstellung

Deswegen musste zunächst ein geeigneter Syntheseprozess für hochreine Materialien entwickelt werden. Anschließend mussten die optimalen Bedingungen identifiziert werden, unter denen das Material in die gewünschte Form gebracht werden kann. Zunächst wird das Material dafür geschmolzen und dann in eine 3D-gedruckte Negativform überführt. Die erwünschte Form lässt sich durch dieses Verfahren nahezu beliebig wählen.

"Wir haben bewusst die Linse als Form gewählt", erklärte die Chemikerin. "Bei einer Linse machen sich schon kleinste Verunreinigungen bemerkbar, da sie die optischen Eigenschaften direkt beeinflussen." Jedoch seien auch andere Geometrien und Formen mit dem Verfahren möglich.

Mit den multiresponsiven Materialien könnten theoretisch auch Membranen zur Gastrennung hergestellt werden. Deren optischen Eigenschaften würden sich ändern, wenn sich Gasmoleküle in ihnen befänden. Dadurch könnten Messverfahren in der Sensorik effizienter und platzsparender gestaltet werden.  

Zur Studie

Die Studie erschien am 13. Juni 2024 in der Fachzeitschrift Nature Communications: Micro-optical elements from optical-quality ZIF-62 hybrid glasses by hot imprinting (Mikrooptische Elemente aus ZIF-62-Hybridgläsern in optischer Qualität durch Heißprägen).