Quantum Dot basierte Systeme

Im Rahmen des Kompetenznetzwerks für Nanosystemintegration »Nanett« beschäftigen wir uns am Fraunhofer ENAS intensiv mit der Nutzung von Halbleiter-Nanokristallen (z. B. CdSe/ZnS-Partikel) für die materialintegrierte Sensorik. Die Quantum Dots dienen hier zur Detektion, Speicherung und optischen Visualisierung von mechanischen (Über-) Lasten, zum Beispiel an faserverstärkten Leichtbauteilen.

Kernstück unseres Konzepts für materialintegrierte Sensorik ist eine Doppelschicht, bestehend aus einer piezoelektrischen Schicht und einem Quantum-Dot-Polymer-Komposit. Der mechanische Aufbau, der überwacht werden soll, wird mit dieser Doppelschicht überzogen. Eine mechanische Belastung an der Struktur führt zu einer Akkumulation von Ladungen innerhalb der Elektroden der piezoelektrischen Schicht. Die Ladungen werden dann mit Hilfe von Ladungstransportschichten in die Nanokristalle injiziert. Dies führt zu einer Verringerung der Photolumineszenz, was als örtlicher optischer Kontrast wahrgenommen wird. Dieser Zustand, zum Beispiel hervorgerufen durch einen mechanischen Einschlag, kann in der funktionellen Schicht gespeichert und später ausgelesen werden, zum Beispiel während einer sicherheitstechnischen Prüfung der mechanischen Struktur.