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Ein am INM entwickeltes Verfahren zur lichtinduzierten Silberabscheidung sollte verwendet werden, um Mikro- und Submikrostrukturen mit optischer Funtionalität für photonische Bauelemente herzustellen. Unter Ausnutzung von Effekten der Oberflächenplasmonenresonanz sollten dabei insbesondere diffraktive Elemente und Wellenleiter gezeigt werden, um daraus eine Plattform für unterschiedliche Anwendungen, wie z.B. optische Sicherheitsmerkmale, aber auch integrierte Optik oder Biosensoren zu entwickeln. Das erwähnte Verfahren beruht auf der durch UV-Licht initiierten Zersetzung eines gelösten Silberkomplexes an einer mit photokatalytischen Anatas-Nanopartikeln belegten Oberfläche. Hierdurch wird unlösliches elementares Silber freigesetzt, das sich am Ort der Belichtung niederschlägt. Diese Silberabscheidung erfolgt zunächst in Form kolloidaler Silbernanopartikel, die mit zunehmender Belichtungsdosis zu leitfähigen Silberflächen zusammenwachsen können. Durch örtliche Modulation der Lichtverteilung kann die Verteilung des Silbers auf der photokatalytischen Grenzfläche mit beugungsbegrenzter Auflösung strukturiert werden. In diesem Vorhaben sollte primär der kolloidale Zustand genutzt werden. Edelmetallkolloide zeigen eine charakteristische Oberflächenplasmonenresonanz, die sich sowohl in einer starken Absorption und Lichtstreuung bei der Resonanzfrequenz als auch in einer Änderung des Brechungsindex des aus kolloidalen Partikeln und der umgebebenden Matrix bestehenden Kompositmaterials äußert. Die durch Strukturierung der Silberverteilung erreichte örtliche Modulation der optischen Materialeigenschaften sollte demnach die Erzeugung photonischer Bauelemente wie z.B. optischer Beugungsgitter erlauben. Da die Änderung des Brechungsindex auch Frequenzbereiche fernab der eigentlichen Resonanzfrequenz betrifft, in denen die durch die Resonanz bedingte Absorption gering ist, sollten auch indexgeführte planare Welleneleiter ("photonische Wellenleiter") auf diesem Weg möglich werden. Zudem sollte die Option, auch strukturierte leitfähige Flächen herzustellen, die Integration mit plasmonischen Wellenleitern erlauben. Das Ziel dieses Vorhabens bestand in der Realisierung der oben skiziierten Möglichkeiten, um die Grundlagen einer neuen Technologieplattform zur Herstellung photonischer Bauelemente zu schaffen. Neben kolloidbasierten Beugungsgittern sollten auch photonische und plasmonische Wellenleiter gezeigt werden und auf dieser Basis Prototypen einzelner anwendungsbezogener Devices hergestellt werden.

Compósitos cerâmicos planares de titanato zirconato de bário, BaTi1-xZrxO3, foram produzidos e os efeitos da quantidade de Zr4+ em suas propriedades funcionais foram estudados. As amostras foram fabricadas pelo método convencional de processamento cerâmico e pela técnica de deposição de fitas cerâmicas a partir de BaTi1-xZrxO3 com x=0, 0,05, 0,1, 0,15 e 0,2 sintetizados pelo método hidrotermal e pelo método dos precursores poliméricos. Foram realizadas caracterizações estrutural (difração de Raios X pelo método do pó e espectroscopia Raman), composicional (espectroscopia por dispersão de energia), microestrutural (microscopia eletrônica de varredura, ensaios de dilatometria) e funcional (permissividade elétrica, coeficiente piezoelétrico d33, coeficiente piroelétrico e histerese ferroelétrica). Além disso, a regra da mistura de fase foi utilizada para prever a permissividade elétrica dos compósitos e as tensões mecânicas internas e seus efeitos na permissividade elétrica e na temperatura de Curie de policristais de BaTiO3 foram simulados. As análises dos dados e as discussões foram realizadas considerando o modelo fenomenológico de Devonshire, a modificação de Forsbergh deste modelo para incluir efeitos de tensões mecânicas bidimensionais e o modelo de policristal tetragonal de BaTiO3 sugerido por Buessem. Os resultados mostram a existência de tensões residuais bidimensionais que surgem após o resfriamento dos compósitos devido às diferenças nos coeficientes de expansão térmica das fases constituintes. Os métodos de obtenção das amostras afetaram o tamanho final dos grãos e as espessuras das interfaces dos compósitos, sendo que, em geral, eles são menores e mais finos nas fitas cerâmicas homogêneas do que nas correspondentes cerâmicas homogêneas. Os compósitos apresentaram deslocamento da Tc para maiores temperaturas e aumento do grau de difusividade da transição. A presença das tensões mecânicas residuais e as características microestruturais, juntamente com os modelos utilizados, explicam qualitativamente a permissividade elétrica obtida. Concluí-se que a quantidade de Zr4+ modifica o comportamento das camadas durante a sinterização e altera o coeficiente de dilatação. Estas mudanças geram tensões mecânicas residuais que afetam a microestrutura e as propriedades funcionais dos compósitos. Portanto, a produção de compósitos cerâmicos ferroelétricos deve considerar a correlação existente entre microestrutura e tensões residuais para que suas propriedades sejam otimizadas.

Nanotechnology provides useful solutions in fields of science and technology ranging from energy, environment, biomedicine and optics to electronics, among others. This workshop aimed at strengthening the Brazilian‐German cooperation in nanotechnology and its applications. Our intention has been to bring together scientists and technologists from different communities to communicate and to identify prospective lines of future cooperations. This Workshop Proceedings contains articles based on the ten talks given during the workshop on topics such as carbon nanomaterials, optics, electronics, as well as nanotechnology for sensors and for magnetic and biomedical applications.

Cu(ln,Ga)Se2 (CIGS) ist ein Material für Dünnschicht-Solarzellen, mit dem Wirkungsgrade erreicht werden können, die nur wenig unter denen kristalliner Silizium-Solarzellen liegen. CIGS-Dünnschichtmodule auf Glassubstraten sind seit einigen Jahren erfolgreich auf dem Markt. Die Verwendung von Folienmaterial als Substrat verspricht jedoch gegenüber Glas einige Vorteile, einerseits auf der Seite der Herstellungskosten, die durch kontinuierlich von Rolle zu Rolle arbeitende Verfahren deutlich gesenkt werden könnten, andererseits durch eine Erweiterung des Spektrums möglicher Anwendungen, bedingt durch Flexibilität und geringeres Gewicht. Bedingt durch die hohen Temperaturen des CIGS-Herstellungsprozess kommen als Substrat eigentlich nur Metallfolien in Betracht. Das einzige Polymermaterial, das sich (mit starken Einschränkungen) eignet, ist recht teures Polyimid. Metallfolien sind aber entweder ebenfalls recht teuer (Kupfer, Titan) oder aber eine Quelle für Ionen, die in den CIGS-Absorber hineindiffundieren und die Zelleneffizienz beeinträchtigen (Stahl- oder Aluminiumfolie).[...]

For the next generation of handling systems, reversible adhesion enabled by micropatterned dry adhesives exhibits high potential. The versatility of polymeric micropatterns in handling objects made from various materials has been demonstrated by several groups. However, specimens reported in most studies have been restricted to the laboratory scale. Upscaling the size and quantity of micropatterned adhesives is the next step to enable successful technology transfer. Towards this aim, we introduce a continuous roll-to-roll replication process for fabrication of high-performance, mushroom-shaped micropatterned dry adhesives. The micropatterns were made from UV-curable polyurethane acrylates. To ensure the integrity of the complex structure during the fabrication process, flexible templates were used. The compression between the template and the wet prepolymer coating was investigated to optimize replication results without structural failures, and hence, to improve adhesion. As a result, we obtained micropatterned adhesive tapes, 10 cm in width and several meters in length, with adhesion strength about 250 kPa to glass, suitable for a wide range of applications