Herstellung von Hybrid-Aerogelen mit nichtlinearen optischen Eigenschaften

Abstract

Das Ziel des Projektes ist es Hybrid-Aerogele mit nicht linearen optischen Eigenschaften herzustellen. Dazu dotiert man ferroelektrische Partikel (z.B. BaTiO3), welche eine mittlere Partikelgrösse von einigen Nano- bis Mikrometer besitzen, in Silica Aerogele. Aerogele bestehen aus einem Netzwerk von Poren, welche einen Durchmesser von wenigen Nanometern besitzen. Sie werden Mittels eines Sol-Gel Verfahrens hergestellt. Aerogele sind in einem Wellenlängenbereich von 400-2200 nm transparent. Sie haben die Eigenschaft sehr gute Wärmeisolatoren zu sein. Die Herstellung besteht aus zwei Schritten. Der erste Schritt ist es nasse Gele herzustellen. Im zweiten Schritt werden diese Gele überkritisch getrocknet, da ansonsten die Poren Struktur auf Grund der Kapillarkräfte zerstört wird. Ferroelektrische Partikel sind eine wichtige und interessante Klasse von Materialien, welche auch ohne elektrisches Feld ein elektrisches Dipolmoment aufweisen. Diese Materialien sind stark von frequenzabhängigen elektrischen Feldern beeinflusst. Messungen haben ergeben, dass man mit den hergestellten Materialien (Aerogele dotiert mit ferroelektrischen Partikeln) Frequenzverdopplung (Second Harmonic Generation, SHG) erzeugen kann. Der Wirkungsgrad des Effektes hängt stark von der Partikel Grösse, sowie von der eindotierten Menge des Pulvers ab, ist aber grösser als bei herkömmlichen Einkristallen, welche bisher Anwendungen gefunden haben.