Prämierte Nanoforschung

Andrew G. Mark wird geehrt für seinen maßgeblichen Beitrag bei der Entwicklung einer neuartigen Methode zur präzisen und sehr effizienten Herstellung von hybriden, multifunktionalen, dreidimensionalen Nanostrukturen. Bislang war es sehr schwierig, nicht-symmetrische Strukturen kleiner als 100 Nanometer herzustellen. Mit diesem neuen Ansatz lassen sich mittels Dampf­abscheidung dreidimensionale Nanostrukturen aus verschiedenen Materialien nach Maß fertigen. Forschern ist es nun möglich, hybride Nanopartikel herzustellen, unter Verarbeitung von Materialien mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften – Metalle, Halbleiter, magnetische Materialien und Isolatoren.

Der Herstellungsprozess beruht auf einer Dampfabscheidung unter Hochvakuum-Bedingung, wobei das Trägermaterial während der Wachstumsphase manipuliert wird. Im Gegensatz zur herkömmlichen Dampfabscheidung verwenden die Forscher den Schattenwurf von benachbarten Objekten um die gewünschte Form als Nanostruktur herzustellen. Diese Technik wurde in der Vergangenheit bereits benutzt, um Dünnschichten mit Strukturierungen im Mikrometer-Bereich herzustellen. Jedoch konnte die Technik bisher nicht dazu verwendet werden, um kolloidale Nanostrukturen aus Metallen wachsen zu lassen, da die Oberflächen­diffusion und die stochastische Keimbildung die Entwicklung von gleich­förmigen Strukturen auf der Nanoskala behindern. Andrew G. Mark trug maßgeblich dazu bei, dass die Technik dahingehend weiter­entwickelt werden konnte, dass nun die gewünschten Nanostrukturen in großer Stückzahl hergestellt werden können.

Als ein Beispiel für mögliche Anwendungen produzieren die Forscher Helices aus Gold, die sich als Nanoantennen für Licht eignen. Welche Lichtfarbe die Antennen absorbieren, lässt sich über deren Größe und Materialzusammensetzung steuern. Über die asymmetrische Form der Partikel kann bestimmt werden, ob eine Wechsel­wirkung mit polarisiertem Licht stattfindet. Andere Anwendungen, die mithilfe der neuen Herstellungstechnik erforscht werden, umfassen spezifisch geformte Nanomagnete, chemische Nano-Motoren und Dünnschichten, die mit polarisierten Elektronen wechselwirken.

Andrew G. Mark studierte Physik an der Queen's University in Canada und legte dort 2009 seine Promotion ab. Nach dreijährigem Forschungs­aufenthalt bei Rasmita Raval an der University of Liverpool, begann er im Jahr 2012 als Postdoctoral Research Assistant in der Forschungs­gruppe „Micro, Nano, and Molecular Systems“ am Stuttgarter Standort des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme, unter der Leitung von Peer Fischer.

MPI-IS / DE