Laser-Plasma-Hybridverfahren Dienstag, 07.07.2015

Fraunhofer-Nachwuchspreis für Wissenschaftler des Anwendungszentrums für Plasma und Photonik des Fraunhofer IST

Der göttinger Wissenschaftler Dr. Christoph Gerhard vom Anwendungszentrum für Plasma und Photonik des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST erhielt für seine Dissertation zum Thema Lasermikrostrukturierung einen der Fraunhofer-Nachwuchspreise »Green Photonics«.

Bereits zum dritten Mal würdigt das Fraunhofer-Innovationscluster Green Photonics Abschlussarbeiten, die sich mit der nachhaltigen Nutzung von Licht befassen, und nicht nur eine hohe wissenschaftliche Qualität, sondern auch eine hohe Anwendungsrelevanz aufweisen. Bei der Doktorarbeit von Christoph Gerhard mit dem Titel »Atmosphärendruckplasma-unterstützte Laserablation optischer Gläser« sind diese Kriterien erfüllt. Er untersuchte gleich zwei neuartige Verfahren zur Lasermikrostrukturierung von optischen Gläsern, sogenannte Laser-Plasma-Hybridverfahren. In beiden Fällen wird eine Laser- mit einer Plasmabehandlung kombiniert. »Mit dem physikalischen Plasma bringen wir ein neues Element in die Mikrostrukturierung ein. Dies eröffnet eine Fülle von möglichen Wechselwirkungen während der Laserstrukturierung«, so Gerhard.

Bei der sequentiellen Methode wird das Glas zunächst mit einem Plasma bei Atmosphärendruck vorbehandelt und dadurch chemisch so verändert, dass sich auch die optischen Eigenschaften ändern und der Laserstrahl besser in das Glas einkoppeln kann. Auf diese Weise wird nicht nur die Energie effizienter genutzt, sondern auch das Bearbeitungsergebnis optimiert.

Noch effizienter, schneller und kostengünstiger ist die simultane plasmagestützte Lasermikrostrukturierung. Durch das kalte Plasma wird zusätzliche Energie eingebracht, sodass der Materialabtrag durch den Laser verdoppelt wird. Bearbeitungszeiten können somit verkürzt oder die Laserenergie verringert werden.
»Plasma ist ein sehr vielseitiges und umweltfreundliches Werkzeug«, erklärt Professor Viöl, Vizepräsident der HAWK Hochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen und Leiter des Fraunhofer-Anwendungszentrums. Zu seiner Erzeugung brauche man nur das nötige Fachwissen, passende Plasmaquellen und die Einstellung der richtigen Plasma¬parameter. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen entstünden bei einer Plasmaquelle keine chemischen Abfälle, eine grüne Technologie also.

Die Kombination von Laser- und Plasmatechnik ist ein wichtiger Forschungsschwerpunkt der Gruppen um Prof. Viöl am Fraunhofer Anwendungszentrum und Prof. Wieneke, der das Thema an der Göttinger HAWK-Fakultät Naturwissenschaften und Technik ausbaut. »Wir freuen uns sehr, dass die hervorragende Arbeit von Christoph Gerhard durch den Preis gewürdigt wird und dieses vielversprechende Themenfeld dadurch eine besondere Beachtung erlangt«, so Viöl. Das Team des Anwendungs¬zentrums präsentiert die neuen Verfahren noch bis zum 25. Juni auf der LASER in München.

Hintergrundinformationen

Zur Person des Preisträgers
Dr. Christoph Gerhard wurde 1977 in Lich geboren. Nach seiner Ausbildung zum Feinoptiker studierte er von 2002 bis 2006 Präzisionsfertigungstechnik an der Fakultät Naturwissenschaften und Technik der HAWK Hochschule für Angewandte Wissenschaft und Kunst in Göttingen. Seine Diplomarbeit zum Thema »Development of a Diode-Pumped High Energy Ultrashort Laser Source for Material Processing Applications« erstellte er am Laboratoire Charles Fabry de l‘Institut d’Optique in Orsay bei Paris. In seinem Masterstudium spezialisierte sich Gerhard auf den Schwerpunkt »Optical Engineering/Photonics«. 2009 wurde Dr. Gerhard für seine Arbeiten zur Entwicklung neuartiger Kurzpulslaserquellen mit dem Georg-Simon-Ohm-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Von 2006 bis 2009 arbeitete er als Produktmanager bei der Göttinger Firma Linos Photonics, jetzt QIOPTIQ. Seine Dissertation mit dem Thema »Atmospheric Pressure Plasma-Assisted Laser Ablation of Optical Glasses« fertigte Christoph Gerhard an der HAWK in Göttingen und der Technischen Universität Clausthal an. Darüber hinaus ist er seit 2012 mit dem Aufbau des Forschungsgebiets Laser-Plasma-Hybridtechnologie am Anwendungszentrum für Plasma und Photonik des Fraunhofer IST betreut.

Das Fraunhofer-Innovationscluster »Green Photonics«
Das Fraunhofer-Innovationscluster Green Photonics bündelt die Kräfte von Wirtschaft, Wissenschaft, Bund und Freistaat Thüringen mit dem Ziel, unter Anwendung von Licht Beiträge zur Lösung drängender Zukunftsfragen wie alternative Energiegewinnung, Einsparung von Energie und Ressourcen, Klima und Umweltschutz zu entwickeln, neue Märkte in wichtigen Zukunftsfeldern zu erschließen und die Grundlagen für nachhaltiges Wachstum am Standort Deutschland zu schaffen.»Grüne« optische und optoelektronische Technologien haben hier ein enormes Potenzial, sowohl unter ökonomischen als auch unter ökologischen Gesichtspunkten. Um die wissenschaftliche Weiterentwicklung dieser Zukunftsthemen zu fördern und neue Impulse aufzunehmen, werden herausragende akademische Arbeiten mit dem Nachwuchspreis »Green Photonics« gewürdigt.

Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST bündelt als industrienahes FuE-Dienstleistungszentrum Kompetenzen auf den Gebieten Schichtherstellung und -anwendung, Oberflächenmodifikation sowie Analytik und Charakterisierung. Ziel ist es, Oberflächen der verschiedensten Grundmaterialien neue oder verbesserte Funktionen zu verleihen, um auf diesem Wege innovative, marktgerechte Produkte zu schaffen. Die Schwerpunkte des Anwendungszentrums für Plasma und Photonik in Göttingen liegen dabei u. a. im Einsatz von Plasmen in den Bereichen Energietechnik, Produktion, Bioengineering, Hygiene, Gesundheit und Umwelt.

Die HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/ Holzminden/ Göttingen
Die HAWK qualifiziert ihre Studierenden in insgesamt sechs Fakultäten an den Standorten Hildesheim, Holzminden und Göttingen mit derzeit 21 Bachelor- und 14 Master¬studiengängen und insgesamt etwa 5700 Studierenden. Am Standort Göttingen studieren rund 1450 junge Leute an den Fakultäten »Naturwissenschaften und Technik« sowie »Ressourcenmanagement«. Die enge Vernetzung mit regionalen und überregionalen Projektpartnern in Lehre und Forschung sowie die stark interdisziplinäre Ausrichtung unterstreichen die Praxisorientierung der Hochschule. Neben den zentralen Lehrinhalten werden auch umfangreiche studiengangübergreifende Seminare angeboten. Das »Centre for Entrepreneurship« begleitet interessierte Studierende professionell auf dem Weg in die Selbstständigkeit. 

Bild + Quelle: Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik


Erstellt am 7. Juli 2015