Die Vielfalt des Leuchtens

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Eine Sache ist allen Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Photonik und Optoelektronik gemeinsam: Ihre Experimente drehen sich um Nanokristalle. Dr. Lakshminarayana Polavarapu ist einer der Projektleiter am Lehrstuhl. Er ist promovierter Chemiker und sein Forschungsinteresse richtet sich auf die chemische Synthese und die Spektroskopie von kolloiden Nanokristallen. Wenn man bedenkt, dass ein Nanometer ein Milliardstel eines Meters ist, dann ist leicht einzusehen, dass es einigermaßen schwierig ist, die Dimensionen von Nanokristallen mit atomarer Präzision zu beherrschen. In den vergangenen Jahren hat Polavarapu eine Reihe von Methoden entwickelt, um Halbleiter-Nanokristalle von definierter Größe präzise zu präparieren. „Außerdem bin ich mit der Arbeitssicherheit und der Ausstattung des Chemielabors betraut“, erklärt Polavarapu. Deswegen war er bereits früh in die Planung des Nano-Instituts eingebunden. Das heutige Chemielabor des Instituts entspricht genau seinen Vorgaben. „Wir haben mehr Platz für unsere Arbeit und unsere Instrumente in den neuen Räumlichkeiten, was nicht unerheblich ist für gute Forschungsbedingungen. Außerdem sind wir näher beieinander. Früher waren wir über mehrere Standorte verteilt. Jetzt sind es von einem Labor in das andere nur wenige Schritte“, fährt der Chemiker fort. „Das ist ein großer Vorteil bei interdisziplinärer Forschung wie bei uns am Lehrstuhl.“

Polavarapu widmet sich der größenkontrollierten Synthese von Halid-Perowskit-Nanokristallen. „Die Arbeit mit Nanokristallen ist unfassbar spannend, weil sie vollständig andere Eigenschaften zeigen als ihre größeren Gegenstücke“, sagt er. „Die Eigenschaften kolloider Nanokristalle sind abhängig von ihrer Größe, Form und chemischer Zusammensetzung. Verändert man die Größe der Kristalle nur um wenige Nanometer, verändert sich die Farbe, in der sie leuchten.“ Die neuartige Technologie bietet vor allem Anwendungsgebiete in der LED-Technik. So könnten Perowskit-Nanokristalle günstigere und länger haltbare Leuchten möglich machen. Zudem arbeitet Polavarapu mit anderen Mitgliedern der SolTech-Arbeitsgruppe zusammen, um die Anwendung der im Chemielabor des Nano-Instituts hergestellten Perowskit-Nanokristalle im Bereich der Photovoltaik zu erforschen. Die Vermutung: Perowskit-Solarzellen auf der Basis von Nanokristallen könnten stabiler als herkömmliche Solarzellen sein. Ein großes Problem der Halogenoid-Perowskit-Materialien ist jedoch der enthaltene notwendige Anteil Blei. Diesen versucht Polavarapu zu reduzieren und schlussendlich zu ersetzen.

Lakshminarayana Polavarapu erhielt seinen PhD an der National University of Singapore, worauf ein Aufenthalt als Postdoc in Spanien folgte. Seine Zeit in der Arbeitsgruppe von Professor Jochen Feldmann begann 2015 im Rahmen eines Humboldt-Stipendiums. Mittlerweile gehört er als Leiter des Chemielabors fest zum Team des Nano-Instituts. Besonders stellt er die zukunftsorientierte Planung des Neubaus heraus. So sei das Institut nicht nur auf dem neuesten Stand der Technik, es biete auch das Potenzial, weitere Forschungsbereiche zu erschließen.