Kölner Forscher entwickeln bahnbrechende Winkel-stabile Filtertechnologie!

Universität zu Köln, Deutschland - Ein Forschungsteam der Universität zu Köln hat bedeutende Fortschritte in der Entwicklung innovativer Lichtfiltertechniken erzielt und erhielt dafür 1,1 Millionen Euro Fördermittel vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des EXIST-FT-Programms. Das Projekt, bekannt als PoLightFilters, zielt darauf ab, eine neuartige Technologie zur Lichtfilterung zu entwickeln, die optisches Rauschen signifikant reduziert und neue Möglichkeiten in Photonik, Sensorik, optischer Bildgebung und Display-Technologie eröffnet. Unter der Leitung von Professor Malte Gather umfasst das Team Dr. Florian Le Roux, Dr. Andreas Mischok und BSc. Elena von der Heyden.

Optische Filter sind für zahlreiche Anwendungen entscheidend, doch leidet die Leistung der meisten Filter unter verändertem Lichteinfall aus unterschiedlichen Winkeln. Die neu entwickelte Technologie aus Köln überwindet dieses Problem durch die Nutzung quantenmechanischer Wechselwirkungen von Licht mit elektronisch angeregten Zuständen in dünnen organischen Schichten. Laut uni-koeln.de bieten die neuen Filter eine verbesserte Winkelstabilität, was besonders für Anwendungen in der Fluoreszenzmikroskopie sowie in hochpräzisen Sensorik-Systemen wie LiDAR von Vorteil ist.

Nachhaltigkeit und technologische Anwendung

Die Vorteile der innovativen Filtertechnologie sind weitreichend. Neben der verbesserten Genauigkeit und Reichweite von Sensoren, die letztlich Kosteneinsparungen bei Produktionsüberwachungsaufgaben ermöglichen, finden die neuen Polaritonfilter auch Anwendung in der biomedizinischen Forschung sowie in der Mikroskopie. Die Optimierung der Fertigungsmethoden und die Verbesserung der bestehenden Software für das teilautomatisierte Design der Filter stehen ebenfalls im Fokus des Projekts.

Zusätzlich wird die Technologie in der internationalen Forschung als Eckpfeiler für die nächste Generation von optischen Komponenten angesehen. Ein Team von Wissenschaftlern aus der Universität zu Köln, der Universität Hasselt (Belgien) und der University of St Andrews (Schottland) veröffentlichte die wegweisende Studie „Breaking the angular dispersion limit in thin film optics by ultra-strong light-matter coupling“ in der Fachzeitschrift „Nature Communications“. Diese Arbeit dokumentiert die Entwicklung von ultrastabilen Dünnschicht-Polaritonfiltern, die eine Spektralverschiebung von weniger als 15 nm bei extremen Betrachtungswinkeln von über 80° zeigen, während Spitzentransmissionswerte von bis zu 98 Prozent erreicht werden, wie uni-koeln.de berichtet.

Ein Blick in die Zukunft

Die neuen optischen Filter basieren auf einem Ansatz, bei dem stark absorbierende organische Farbstoffe zur Erzeugung stabiler Polaritonmoden genutzt werden. Diese Technologie verspricht nicht nur verbesserte Leistungen in bestehenden Anwendungen, sondern ist auch flexibel und kann auf Materialien wie Polymere, Perowskite und Quantenpunkte ausgeweitet werden. Die Robustheit und Winkelunabhängigkeit der neuen Filter könnten das Design optischer Systeme vereinfachen und deren Funktionalität erheblich erweitern. Zukünftige Forschungen werden sich insbesondere auf die Integration der Polaritonfilter in innovative Sensoranwendungen, wie LiDAR-Systeme, sowie in der Displaytechnologie konzentrieren, so aeemobility.de.