Nanopartikel gegen Hitze
Für diesen Sommer kommt die Erfindung zu spät: Stephan Schelm und Geoff Smith von der University of Technology in Sydney haben Glasscheiben entwickelt, die das Licht herein und die Hitze draußen lassen.
Für diesen Sommer kommt die Erfindung zu spät: Stephan Schelm und Geoff Smith von der University of Technology in Sydney haben Glasscheiben entwickelt, die das Licht herein und die Hitze draußen lassen. Das Prinzip beruht auf Nanopartikeln, die in einer Polymerschicht zwischen zwei Glasplatten eingelagert sind. Sie absorbieren Infrarotstrahlung, sind aber für einen Großteil des sichtbaren Spektrums transparent.
Stephan Schelm vor einer Reihe von Proben des Hitze abweisenden Glases. Mit steigender Konzentration an Nanopartikeln färbt es sich zunehmend grün.
Fenster, die Wärmestrahlung reflektieren, sind zwar längst im Handel. Meist sind sie mit hauchdünnen Silberfilmen beschichtet. Doch Silber ist relativ teuer und muss aufwändig auf die Oberfläche aufgedampft werden. Getönte Fenster sind dagegen oft günstiger, aber nicht so effektiv. Bei einem guten Wärmeschutz lassen sie auch nur wenig Licht durch. Auf der Suche nach einem besseren Material mit hoher Transmission im sichtbaren und hoher Reflektivität im infraroten Bereich stießen Schelm und Smith auf Lanthanhexaborid (LaB 6). Nanopartikel aus dieser metallischen Verbindung, 20 bis 200 Nanometer klein, absorbieren Wärmestrahlung sehr effizient. Bei diesem Prozess regen infrarote Lichtstrahlen auf der Oberfläche der Nanoteilchen so genannte Plasmonen an – kollektive Schwingungen der Elektronen im Festkörper. Das Maximum der Absorption liegt im infraroten Spektralbereich bei einer Wellenlänge von einem Mikrometer.
Stefan Schelm, der an der TU Berlin Physik studiert hat, fertigte mit Geoff Smith Probefenster mit LaB 6-Teilchen in einer Polyvinylschicht an. Das Glas schimmerte leicht grünlich (Foto), weil nicht nur infrarotes, sondern zum Teil auch rotes Licht absorbiert wird. Eine Scheibe, die 60 Prozent des sichtbaren Lichts hindurch ließ, blockierte 70 Prozent der Wärmestrahlung. Billig ist der Wärmeschutz mit Nanopartikeln allerdings noch nicht. Die Forscher wollen jetzt andere Nanoteilchen testen, die sich einfacher als LaB 6 in großen Mengen herstellen lassen.
Max Rauner
Quelle: Physik Journal, September 2003, S. 14
Weitere Infos:
- Originalveröffentlichung:
S. Schelm und G. B. Smith, Applied Physics Letters 82, 4346 (2003)
