Thomas Rainer

Laserstrahlinduzierte Bildung von Silbernanopartikeln in Glas - Modell der Partikelbildung

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 15.11.2002

Abstract
Die Untersuchungen zum Thema "Laserstrahlinduzierte Bildung von Silbernanopartikeln in Glas - Modell der Partikelbildung", zeigen, daß ein seit Jahrhunderten bekanntes Materialsystem, die Rubingläser, durch den Einsatz von modernen Technologien wie der Lasertechnologie ein bisher nicht bekanntes Anwendungspotential speziell im Bereich der optischen Technologien besitzt. Ausgangspunkt der Untersuchungen ist die Fragestellung, ob eine laserstrahlinduzierte Strukturierung der Gläser durch lokale, laserstrahlinduzierte Ausscheidung von Silberpartikeln im Glas möglich ist. Aus dieser Fragestellung leiten sich zwei Schwerpunkte der Untersuchung ab. Der erste Schwerpunkt ist der Analyse des für die Strukturierung ausgenutzten Wechselwirkungsprozesses der Laserstrahlung mit dem System gewidmet. Den zweiten Schwerpunkt bildet die Untersuchung der Elementarprozesse der Partikelbildung in Glas durch Simulation des Partikelbildungsprozesses.

The investigation of "laser-induced formation of silver nano-particles in glass - a model of particle formation" shows, that the well known material ruby glass has a great variety of possible applications in the area of optical technologies by using modern laser technology. The basic question of the investigation is: Is it possible to generate a laser-induced structuring of glasses by locally laser-induced formation of silver particles? As a result of this question there are two points of investigation. The first point is dedicated to the analysis of interaction processes of laser radiation with the glass material. In the second point the elementary processes of particle formation are investigated by a mathematical simulation.

Keywords:
Glas, Laser, Nanopartikel, Silbernanopartikel, Partikelbildung, Keimbildung, Partikelwachstum, Ionenaustausch, Strukturierung, Rubingläser

glass, laser, nano-particle, silver-nano-particle, formation of particle, nucleation, particle growth, ion exchange, structuring, ruby glasses

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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis, Abbildungsverzeichnis, Tabellenverzeichnis (II-X)
1. Einleitung (1-2)
2. Grundlagen (3-17)
3. Untersuchung der Wechselwirkung von CO2 -Laserstrahlung mit Glas (18-42)
4. Untersuchung der laserstrahlinduzierten Silberpartikelbildung in Glas (43-69)
5. Simulation der Silberpartikelbildung in Glas (70-98)
6. Zusammenfassung (99-101)
Literaturverzeichnis (102-105)
Anhang (106-111)
Veröffentlichungen (114-115)