Gold im Glas

Foto: Goldschmuck

Die Forschung vom Gold im Glas läuft auf Hochtouren, denn so könnte man Materialien herstellen, die sich zum Einsatz in nanophotonischen Bauteilen eignen wie optoelektronische Schaltkreise oder optische Speicher.

Spezielle farblose Gläser nehmen beim kontrollierten Erhitzen eine rubinrote Farbe an. Das wird durch fein verteilte Goldcluster erreicht. Die Lichtabsorption beruht auf einer gemeinsamen Schwingung der Leitungselektronen aller Goldatome in solch einem Cluster und das nennt man Plasmonschwingung. Könnte man die Frequenz dieser Schwingung verändern, sollte sich auch die Farbe des absorbierten Lichtes beeinflussen lassen. Funktionieren könnte das, indem man Größe, Form oder die elektrischen Eigenschaften der Umgebung der Partikel verändert.

Forscher erbrachten nun neue Erkenntnisse zu diesem Thema. Sie stellten zunächst Kalk-Natron-Silikat-Gläser her, die Goldtrichlorid enthielten. Diese Gläser bestrahlten sie fünf Minuten lang mit Synchrotronstrahlung. Das Synchrotronlicht reduzierte die dreiwertigen Gold-Ionen durch eine photochemische Reaktion zu elementarem Gold. Das Resultat: eine gleichmäßige bräunliche Färbung in den bestrahlten Bereichen der Gläser.

Diese wurden dann über längere Zeit (30-45 Minuten) auf über 550 °C erhitzt. Dabei entwickelte sich die für die Plasmonschwingung charakteristische rote Farbe - ein Hinweis auf das Zusammenwachsen von Goldclustern mit einem Radius zwischen zirka drei und zirka sechs Nanometer. Mit steigender Größe der Goldpartikel beobachteten die Forscher eine Rotverschiebung der Plasmonschwingung.

Durch schlichtes Erhitzen lässt sich so die Größe von Goldpartikeln in vorher mit Licht aktivierten Gläsern und damit die Absorptionswellenlänge der Plasmonschwingung einstellen. Und genau das ist eine Voraussetzung für ihren Einsatz als nanoskalige Bauteile von optoelektronischen Schaltkreisen.

COMPAMED.de; Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.