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2023-01-30T09:43:36Z

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Direct Laser Interference Patterning

2023-01-01T19:04:32Z

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Die '''direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung''', im Englischen '''Direct Laser Interference Patterning (DLIP)''', ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohärenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiß, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004}}</ref>, der [[Tribologie]]<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-29724}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12 |DOI=10.22028/D291-22840}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorption und [[Benetzung]]sfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-22989}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990er Jahren lernte [[Frank Mücklich]] bei Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis]]es 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren, indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |Seiten=186–196 |DOI=10.1117/12.2252595}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich („Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas“<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19 |DOI=10.22028/D291-22362}}</ref>). Für die erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research – IJMR an Mücklich, Lasagni und Claus Daniel den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc-Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Roch Teja, Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

2020 gründeten Mücklich und Lasagni zusammen mit Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH, um die Technologie an die jeweiligen Anforderungen angepasst zu kommerzialisieren.<ref>{{Internetquelle |url=https://surfunction.com/unternehmen/ |titel=Unternehmen SurFunction GmbH |werk=SurFunction GmbH |sprache=de-DE |abruf=2023-01-01}}</ref>

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z. B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur mit DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z. B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1002/adem.201600173}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* ''Touching surfaces'' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |abruf=2022-10-09 |sprache=de}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |abruf=2022-10-09 |sprache=de-DE}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Biofilms'' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Space Biofilms:'' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u. a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''ConTACTS Concordia'': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia-Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u. a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* ''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS und IAPP'': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21 % beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Mücklich und Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-10 |sprache=en}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-13 |sprache=en}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich]], Andrés Lasagni und Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-35664}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-27642}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23076}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23031}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Lasertechnik]]

Direct Laser Interference Patterning

2023-01-01T19:03:46Z

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Die '''direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung''', im Englischen '''Direct Laser Interference Patterning (DLIP)''', ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohärenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiß, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004}}</ref>, der [[Tribologie]]<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-29724}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12 |DOI=10.22028/D291-22840}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorption und [[Benetzung]]sfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-22989}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990er Jahren lernte [[Frank Mücklich]] bei Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis]]es 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren, indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |Seiten=186–196 |DOI=10.1117/12.2252595}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich („Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas“<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19 |DOI=10.22028/D291-22362}}</ref>). Für die erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research – IJMR an Mücklich, Lasagni und Claus Daniel den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc-Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Roch Teja, Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

2020 gründeten Mücklich und Lasagni zusammen mit Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH, um die Technologie gezielt und angepasst zu kommerzialisieren.<ref>{{Internetquelle |url=https://surfunction.com/unternehmen/ |titel=Unternehmen SurFunction GmbH |werk=SurFunction GmbH |sprache=de-DE |abruf=2023-01-01}}</ref>

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z. B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur mit DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z. B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1002/adem.201600173}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* ''Touching surfaces'' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |abruf=2022-10-09 |sprache=de}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |abruf=2022-10-09 |sprache=de-DE}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Biofilms'' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Space Biofilms:'' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u. a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''ConTACTS Concordia'': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia-Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u. a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* ''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS und IAPP'': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21 % beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Mücklich und Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-10 |sprache=en}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-13 |sprache=en}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich]], Andrés Lasagni und Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-35664}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-27642}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23076}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23031}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Lasertechnik]]

Direct Laser Interference Patterning

2023-01-01T19:02:49Z

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Die '''direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung''', im Englischen '''Direct Laser Interference Patterning (DLIP)''', ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohärenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiß, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004}}</ref>, der [[Tribologie]]<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-29724}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12 |DOI=10.22028/D291-22840}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorption und [[Benetzung]]sfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-22989}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990er Jahren lernte [[Frank Mücklich]] bei Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis]]es 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren, indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |Seiten=186–196 |DOI=10.1117/12.2252595}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich („Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas“<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19 |DOI=10.22028/D291-22362}}</ref>). Für die erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research – IJMR an Mücklich, Lasagni und Claus Daniel den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc-Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Roch Teja, Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

2020 gründeten Mücklich und Lasagni zusammen mit Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH, um die Technologie ebenfalls am Markt zu etablieren.<ref>{{Internetquelle |url=https://surfunction.com/unternehmen/ |titel=Unternehmen SurFunction GmbH |werk=SurFunction GmbH |sprache=de-DE |abruf=2023-01-01}}</ref>

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z. B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur mit DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z. B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1002/adem.201600173}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* ''Touching surfaces'' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |abruf=2022-10-09 |sprache=de}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |abruf=2022-10-09 |sprache=de-DE}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Biofilms'' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Space Biofilms:'' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u. a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''ConTACTS Concordia'': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia-Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u. a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* ''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS und IAPP'': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21 % beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Mücklich und Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-10 |sprache=en}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-13 |sprache=en}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich]], Andrés Lasagni und Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-35664}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-27642}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23076}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23031}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Lasertechnik]]

Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:54:30Z

Surfunction:

Andrés Fabián Lasagni (geboren am 27. August 1977) ist ein argentinischer, italienischer und deutscher Materialwissenschaftler und Laserexperte. Er ist Professor an der [[Technische Universität Dresden|Technischen Universität Dresden]] und leitet den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung.

== Leben ==
Lasagni wurde in Cinco Saltos, Argentinien, geboren. Er besuchte von 1991 bis 1996 die Armando Novely Sekundarschule in derselben Stadt. Von 1997 bis 2002 studierte er Chemieingenieurwesen an der [[Universidad Nacional del Comahue]] in Neuquén, Argentinien. Im Jahr 2003 wanderte er nach Deutschland aus und promovierte an der [[Universität des Saarlandes]] mit einer Dissertation zum Thema "Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy" (später [[Direct Laser Interference Patterning]] genannt).<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-12-13}}</ref> Im Jahr 2007 ging Lasagni mit einem Alexander von Humboldt-Stipendium an das [[Georgia Institute of Technology]] und die [[University of Michigan]] (USA), um seine Forschungen zur Laseroberflächenfunktionalisierung fortzusetzen. Im Jahr 2008 gründete er die Gruppe "Oberflächenfunktionalisierung" am [[Fraunhofer IWS]] in Dresden und baute 2012 den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung auf.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/startseite?set_language=de |titel=Startseite Professur für laserbasierte Fertigung |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref> Lasagni ist Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig.

== Wissenschaftliche Beiträge ==
Lasagni arbeitet auf dem Gebiet der laserbasierten Bearbeitung, insbesondere der Oberflächenstrukturierung mit gepulsten Laserquellen. Er verfügt über mehr als 30 Patente (Stand 2022), viele davon im Zusammenhang mit verschiedenen optischen Konfigurationen für Direct Laser Interference Patterning sowie Anwendungen im Zusammenhang mit dieser Technologie.<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?user=dUpT__cAAAAJ&hl=de |titel=Andrés Fabián Lasagni |abruf=2022-12-13}}</ref> Seine Arbeit ermöglichte weltweit zum ersten Mal die Umsetzung dieser Technologie auf industrieller Ebene. Darüber hinaus befasst sich seine Forschung mit grundlegenden Aspekten der Beziehung zwischen Oberflächentopographie und Chemie und den funktionellen Eigenschaften von Oberflächen.

== Ehrungen und relevante Leistungen ==

* 2020: Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.saw-leipzig.de/de/mitglieder/lasagnia |titel=Andrés Fabián Lasagni, Prof. Dr.-Ing. — Sächsische Akademie der Wissenschaften |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2019: Domingo Faustino Sarmiento-Preis des Senats der argentinischen Nation für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Ingenieurwissenschaften, Buenos Aires, Argentinien.<ref>{{Internetquelle |autor=Belén Coronel |url=https://www.rionegro.com.ar/cientificos-rionegrinos-recibieron-la-mencion-de-honor-del-senado-1188858/ |titel=Científicos rionegrinos recibieron la mención de honor del Senado |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2019-12-02 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Preis für Materialwissenschaft und Technologie 2017 der Federation of European Materials Societies (FEMS).<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fems.org/fems-materials-science-and-technology-prize-2017-awardee |titel=FEMS Materials Science and Technology Prize 2017 awardee {{!}} FEMS - The Federation of European Materials Societies |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Reinhart-Koselleck-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), um herausragenden Forschern mit nachgewiesenen wissenschaftlichen Leistungen die Möglichkeit zu geben, besonders innovative oder risikoreiche Projekte zu verfolgen.
* 2016: Internationaler [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] 2016 (2. Platz), Projekttitel: "Entwicklung eines Direct Laser Interference Patterning (DLIP) Systems", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=Zq6-sH8_OhM |titel=Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning - 2. Preis 2016 - German |sprache=de-DE |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2015: Green Photonics Award 2015 der International Society for Optics and Photonics (SPIE), Fabrication of highly efficient transparent metal thin film electrodes using Direct Laser Interference Patterning, San Francisco, USA.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/die-professur/news/green-photonics-award-2015-fuer-dresdner-forscher?set_language=de |titel=Green Photonics Award 2015 für Dresdner Forscher |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2013: [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] 2012 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), verliehen an Nachwuchswissenschaftler mit herausragender wissenschaftlicher Karriere.<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news535086 |titel=Prof. Dr. Andrés Lasagni erhält Masing-Gedächtnispreis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2011: Deutscher Hightech-Meister in der Photovoltaik 2011 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Fraunhofer-Gesellschaft.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2008: Fraunhofer-Attract-Stipendium der Fraunhofer-Gesellschaft, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fraunhofer.de/de/jobs-und-karriere/berufserfahrene/wissenschaftler/fraunhofer-attract.html |titel=Fraunhofer Attract |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Feodor-Lynen-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung, Deutschland.
* 2007: Werner-Köster-Preis der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]] (DGM) und des Carl Hanser Verlags (International Journal of Materials Research, 97, S. 1337-1344).<ref>{{Internetquelle |url=https://old.dgm.de/en/about-dgm/honours/werner-koester-prize/ |titel=Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.: Werner Köster Prize |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Fritz-Grasenick-Preis der Österreichischen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie, zusammen mit Fernando Lasagni.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/nuevo-galardon-para-los-cientificos-lasagni-HAHRN20071123012014/ |titel=Nuevo galardón para los científicos Lasagni |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2007-11-01 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2005: Ausgewählt zur Teilnahme an der 55. Tagung der Nobelpreisträger, Lindau, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/un-joven-saltense-en-debate-con-los-premios-nobel-MUHRN05081423141009/ |titel=Un joven saltense en debate con los premios Nobel |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2005-08-14 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>

== Einzelnachweise ==
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Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:44:14Z

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Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:41:47Z

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Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:40:58Z

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Andrés Fabián Lasagni (geboren am 27. August 1977) ist ein argentinischer, italienischer und deutscher Materialwissenschaftler und Laserexperte. Er ist Professor an der [[Technische Universität Dresden|Technischen Universität Dresden]] und leitet den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung.
[[Datei:Andrés_Lasagni.png|mini|Andrés Lasagni]]

== Leben ==
Lasagni wurde in Cinco Saltos, Argentinien, geboren. Er besuchte von 1991 bis 1996 die Armando Novely Sekundarschule in derselben Stadt. Von 1997 bis 2002 studierte er Chemieingenieurwesen an der [[Universidad Nacional del Comahue]] in Neuquén, Argentinien. Im Jahr 2003 wanderte er nach Deutschland aus und promovierte an der [[Universität des Saarlandes]] mit einer Dissertation zum Thema "Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy" (später [[Direct Laser Interference Patterning]] genannt).<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-12-13}}</ref> Im Jahr 2007 ging Lasagni mit einem Alexander von Humboldt-Stipendium an das [[Georgia Institute of Technology]] und die [[University of Michigan]] (USA), um seine Forschungen zur Laseroberflächenfunktionalisierung fortzusetzen. Im Jahr 2008 gründete er die Gruppe "Oberflächenfunktionalisierung" am [[Fraunhofer IWS]] in Dresden und baute 2012 den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung auf.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/startseite?set_language=de |titel=Startseite Professur für laserbasierte Fertigung |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref> Lasagni ist Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig.

== Wissenschaftliche Beiträge ==
Lasagni arbeitet auf dem Gebiet der laserbasierten Bearbeitung, insbesondere der Oberflächenstrukturierung mit gepulsten Laserquellen. Er verfügt über mehr als 30 Patente (Stand 2022), viele davon im Zusammenhang mit verschiedenen optischen Konfigurationen für Direct Laser Interference Patterning sowie Anwendungen im Zusammenhang mit dieser Technologie.<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?user=dUpT__cAAAAJ&hl=de |titel=Andrés Fabián Lasagni |abruf=2022-12-13}}</ref> Seine Arbeit ermöglichte weltweit zum ersten Mal die Umsetzung dieser Technologie auf industrieller Ebene. Darüber hinaus befasst sich seine Forschung mit grundlegenden Aspekten der Beziehung zwischen Oberflächentopographie und Chemie und den funktionellen Eigenschaften von Oberflächen.

== Ehrungen und relevante Leistungen ==

* 2020: Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.saw-leipzig.de/de/mitglieder/lasagnia |titel=Andrés Fabián Lasagni, Prof. Dr.-Ing. — Sächsische Akademie der Wissenschaften |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2019: Domingo Faustino Sarmiento-Preis des Senats der argentinischen Nation für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Ingenieurwissenschaften, Buenos Aires, Argentinien.<ref>{{Internetquelle |autor=Belén Coronel |url=https://www.rionegro.com.ar/cientificos-rionegrinos-recibieron-la-mencion-de-honor-del-senado-1188858/ |titel=Científicos rionegrinos recibieron la mención de honor del Senado |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2019-12-02 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Preis für Materialwissenschaft und Technologie 2017 der Federation of European Materials Societies (FEMS).<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fems.org/fems-materials-science-and-technology-prize-2017-awardee |titel=FEMS Materials Science and Technology Prize 2017 awardee {{!}} FEMS - The Federation of European Materials Societies |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Reinhart-Koselleck-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), um herausragenden Forschern mit nachgewiesenen wissenschaftlichen Leistungen die Möglichkeit zu geben, besonders innovative oder risikoreiche Projekte zu verfolgen.
* 2016: Internationaler [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] 2016 (2. Platz), Projekttitel: "Entwicklung eines Direct Laser Interference Patterning (DLIP) Systems", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=Zq6-sH8_OhM |titel=Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning - 2. Preis 2016 - German |sprache=de-DE |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2015: Green Photonics Award 2015 der International Society for Optics and Photonics (SPIE), Fabrication of highly efficient transparent metal thin film electrodes using Direct Laser Interference Patterning, San Francisco, USA.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/die-professur/news/green-photonics-award-2015-fuer-dresdner-forscher?set_language=de |titel=Green Photonics Award 2015 für Dresdner Forscher |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2013: [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] 2012 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), verliehen an Nachwuchswissenschaftler mit herausragender wissenschaftlicher Karriere.<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news535086 |titel=Prof. Dr. Andrés Lasagni erhält Masing-Gedächtnispreis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2011: Deutscher Hightech-Meister in der Photovoltaik 2011 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Fraunhofer-Gesellschaft.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2008: Fraunhofer-Attract-Stipendium der Fraunhofer-Gesellschaft, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fraunhofer.de/de/jobs-und-karriere/berufserfahrene/wissenschaftler/fraunhofer-attract.html |titel=Fraunhofer Attract |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Feodor-Lynen-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung, Deutschland.
* 2007: Werner-Köster-Preis der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]] (DGM) und des Carl Hanser Verlags (International Journal of Materials Research, 97, S. 1337-1344).<ref>{{Internetquelle |url=https://old.dgm.de/en/about-dgm/honours/werner-koester-prize/ |titel=Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.: Werner Köster Prize |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Fritz-Grasenick-Preis der Österreichischen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie, zusammen mit Fernando Lasagni.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/nuevo-galardon-para-los-cientificos-lasagni-HAHRN20071123012014/ |titel=Nuevo galardón para los científicos Lasagni |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2007-11-01 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2005: Ausgewählt zur Teilnahme an der 55. Tagung der Nobelpreisträger, Lindau, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/un-joven-saltense-en-debate-con-los-premios-nobel-MUHRN05081423141009/ |titel=Un joven saltense en debate con los premios Nobel |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2005-08-14 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>

Einzelnachweise
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Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:30:02Z

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Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:20:03Z

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Andrés Fabián Lasagni (geboren am 27. August 1977) ist ein argentinischer, italienischer und deutscher Materialwissenschaftler und Laserexperte. Er ist Professor an der [[Technische Universität Dresden|Technischen Universität Dresden]] und leitet den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung.

== Leben ==
Lasagni wurde in Cinco Saltos, Argentinien, geboren. Er besuchte von 1991 bis 1996 die Armando Novely Sekundarschule in derselben Stadt. Von 1997 bis 2002 studierte er Chemieingenieurwesen an der [[Universidad Nacional del Comahue]] in Neuquén, Argentinien. Im Jahr 2003 wanderte er nach Deutschland aus und promovierte an der [[Universität des Saarlandes]] mit einer Dissertation zum Thema "Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy" (später [[Direct Laser Interference Patterning]] genannt).<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-12-13}}</ref> Im Jahr 2007 ging Lasagni mit einem Alexander von Humboldt-Stipendium an das [[Georgia Institute of Technology]] und die [[University of Michigan]] (USA), um seine Forschungen zur Laseroberflächenfunktionalisierung fortzusetzen. Im Jahr 2008 gründete er die Gruppe "Oberflächenfunktionalisierung" am [[Fraunhofer IWS]] in Dresden und baute 2012 den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung auf.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/startseite?set_language=de |titel=Startseite Professur für laserbasierte Fertigung |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref> Lasagni ist Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig.

== Wissenschaftliche Beiträge ==
Lasagni arbeitet auf dem Gebiet der laserbasierten Bearbeitung, insbesondere der Oberflächenstrukturierung mit gepulsten Laserquellen. Er verfügt über mehr als 30 Patente (Stand 2022), viele davon im Zusammenhang mit verschiedenen optischen Konfigurationen für Direct Laser Interference Patterning sowie Anwendungen im Zusammenhang mit dieser Technologie.<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?user=dUpT__cAAAAJ&hl=de |titel=Andrés Fabián Lasagni |abruf=2022-12-13}}</ref> Seine Arbeit ermöglichte weltweit zum ersten Mal die Umsetzung dieser Technologie auf industrieller Ebene. Darüber hinaus befasst sich seine Forschung mit grundlegenden Aspekten der Beziehung zwischen Oberflächentopographie und Chemie und den funktionellen Eigenschaften von Oberflächen.

== Ehrungen und relevante Leistungen ==

* 2020: Mitglied der "Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.saw-leipzig.de/de/mitglieder/lasagnia |titel=Andrés Fabián Lasagni, Prof. Dr.-Ing. — Sächsische Akademie der Wissenschaften |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2019: Domingo Faustino Sarmiento-Preis des Senats der argentinischen Nation für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Ingenieurwissenschaften, Buenos Aires, Argentinien.<ref>{{Internetquelle |autor=Belén Coronel |url=https://www.rionegro.com.ar/cientificos-rionegrinos-recibieron-la-mencion-de-honor-del-senado-1188858/ |titel=Científicos rionegrinos recibieron la mención de honor del Senado |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2019-12-02 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Preis für Materialwissenschaft und Technologie 2017 der Federation of European Materials Societies (FEMS).<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fems.org/fems-materials-science-and-technology-prize-2017-awardee |titel=FEMS Materials Science and Technology Prize 2017 awardee {{!}} FEMS - The Federation of European Materials Societies |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Reinhart-Koselleck-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), um herausragenden Forschern mit nachgewiesenen wissenschaftlichen Leistungen die Möglichkeit zu geben, besonders innovative oder risikoreiche Projekte zu verfolgen.
* 2016: Internationaler Berthold Leibinger Innovationspreis 2016 (2. Platz), Projekttitel: "Entwicklung eines Direct Laser Interference Patterning (DLIP) Systems", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=Zq6-sH8_OhM |titel=Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning - 2. Preis 2016 - German |sprache=de-DE |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2015: Green Photonics Award 2015 der International Society for Optics and Photonics (SPIE), Fabrication of highly efficient transparent metal thin film electrodes using Direct Laser Interference Patterning, San Francisco, USA.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/die-professur/news/green-photonics-award-2015-fuer-dresdner-forscher?set_language=de |titel=Green Photonics Award 2015 für Dresdner Forscher |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2013: [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] 2012 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), verliehen an Nachwuchswissenschaftler mit herausragender wissenschaftlicher Karriere.<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news535086 |titel=Prof. Dr. Andrés Lasagni erhält Masing-Gedächtnispreis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2011: Deutscher Hightech-Meister in der Photovoltaik 2011 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Fraunhofer-Gesellschaft.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2008: Fraunhofer-Attract-Stipendium der Fraunhofer-Gesellschaft, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fraunhofer.de/de/jobs-und-karriere/berufserfahrene/wissenschaftler/fraunhofer-attract.html |titel=Fraunhofer Attract |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Feodor-Lynen-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung, Deutschland.
* 2007: Werner-Köster-Preis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und des Carl Hanser Verlags (International Journal of Materials Research, 97, S. 1337-1344).<ref>{{Internetquelle |url=https://old.dgm.de/en/about-dgm/honours/werner-koester-prize/ |titel=Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.: Werner Köster Prize |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Fritz-Grasenick-Preis der Österreichischen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie, zusammen mit Fernando Lasagni.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/nuevo-galardon-para-los-cientificos-lasagni-HAHRN20071123012014/ |titel=Nuevo galardón para los científicos Lasagni |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2007-11-01 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2005: Ausgewählt zur Teilnahme an der 55. Tagung der Nobelpreisträger, Lindau, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/un-joven-saltense-en-debate-con-los-premios-nobel-MUHRN05081423141009/ |titel=Un joven saltense en debate con los premios Nobel |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2005-08-14 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>

Einzelnachweise
<references />

Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T22:14:33Z

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Andrés Fabián Lasagni (geboren am 27. August 1977) ist ein argentinischer, italienischer und deutscher Materialwissenschaftler und Laserexperte. Er ist Professor an der [[Technische Universität Dresden|Technischen Universität Dresden]] und leitet den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung.

== Leben ==
Lasagni wurde in Cinco Saltos, Argentinien, geboren. Er besuchte von 1991 bis 1996 die Armando Novely Sekundarschule in derselben Stadt. Von 1997 bis 2002 studierte er Chemieingenieurwesen an der [[Universidad Nacional del Comahue]] in Neuquén, Argentinien. Im Jahr 2003 wanderte er nach Deutschland aus und promovierte an der [[Universität des Saarlandes]] mit einer Dissertation zum Thema "Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy" (später [[Direct Laser Interference Patterning]] genannt). Im Jahr 2007 ging Lasagni mit einem Alexander von Humboldt-Stipendium an das [[Georgia Institute of Technology]] und die [[University of Michigan]] (USA), um seine Forschungen zur Laseroberflächenfunktionalisierung fortzusetzen. Im Jahr 2008 gründete er die Gruppe "Oberflächenfunktionalisierung" am [[Fraunhofer IWS]] in Dresden und baute 2012 den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung auf.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/startseite?set_language=de |titel=Startseite Professur für laserbasierte Fertigung |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref> Lasagni ist Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig.

== Wissenschaftliche Beiträge ==
Lasagni arbeitet auf dem Gebiet der laserbasierten Bearbeitung, insbesondere der Oberflächenstrukturierung mit gepulsten Laserquellen. Er verfügt über mehr als 30 Patente (Stand 2022), viele davon im Zusammenhang mit verschiedenen optischen Konfigurationen für Direct Laser Interference Patterning sowie Anwendungen im Zusammenhang mit dieser Technologie.<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?user=dUpT__cAAAAJ&hl=de |titel=Andrés Fabián Lasagni |abruf=2022-12-13}}</ref> Seine Arbeit ermöglichte weltweit zum ersten Mal die Umsetzung dieser Technologie auf industrieller Ebene. Darüber hinaus befasst sich seine Forschung mit grundlegenden Aspekten der Beziehung zwischen Oberflächentopographie und Chemie und den funktionellen Eigenschaften von Oberflächen.

== Ehrungen und relevante Leistungen ==

* 2020: Mitglied der "Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.saw-leipzig.de/de/mitglieder/lasagnia |titel=Andrés Fabián Lasagni, Prof. Dr.-Ing. — Sächsische Akademie der Wissenschaften |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2019: Domingo Faustino Sarmiento-Preis des Senats der argentinischen Nation für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Ingenieurwissenschaften, Buenos Aires, Argentinien.<ref>{{Internetquelle |autor=Belén Coronel |url=https://www.rionegro.com.ar/cientificos-rionegrinos-recibieron-la-mencion-de-honor-del-senado-1188858/ |titel=Científicos rionegrinos recibieron la mención de honor del Senado |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2019-12-02 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Preis für Materialwissenschaft und Technologie 2017 der Federation of European Materials Societies (FEMS).<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fems.org/fems-materials-science-and-technology-prize-2017-awardee |titel=FEMS Materials Science and Technology Prize 2017 awardee {{!}} FEMS - The Federation of European Materials Societies |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Reinhart-Koselleck-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), um herausragenden Forschern mit nachgewiesenen wissenschaftlichen Leistungen die Möglichkeit zu geben, besonders innovative oder risikoreiche Projekte zu verfolgen.
* 2016: Internationaler Berthold Leibinger Innovationspreis 2016 (2. Platz), Projekttitel: "Entwicklung eines Direct Laser Interference Patterning (DLIP) Systems", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=Zq6-sH8_OhM |titel=Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning - 2. Preis 2016 - German |sprache=de-DE |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2015: Green Photonics Award 2015 der International Society for Optics and Photonics (SPIE), Fabrication of highly efficient transparent metal thin film electrodes using Direct Laser Interference Patterning, San Francisco, USA.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/die-professur/news/green-photonics-award-2015-fuer-dresdner-forscher?set_language=de |titel=Green Photonics Award 2015 für Dresdner Forscher |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2013: [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] 2012 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), verliehen an Nachwuchswissenschaftler mit herausragender wissenschaftlicher Karriere.<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news535086 |titel=Prof. Dr. Andrés Lasagni erhält Masing-Gedächtnispreis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2011: Deutscher Hightech-Meister in der Photovoltaik 2011 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Fraunhofer-Gesellschaft.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2008: Fraunhofer-Attract-Stipendium der Fraunhofer-Gesellschaft, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fraunhofer.de/de/jobs-und-karriere/berufserfahrene/wissenschaftler/fraunhofer-attract.html |titel=Fraunhofer Attract |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Feodor-Lynen-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung, Deutschland.
* 2007: Werner-Köster-Preis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und des Carl Hanser Verlags (International Journal of Materials Research, 97, S. 1337-1344).<ref>{{Internetquelle |url=https://old.dgm.de/en/about-dgm/honours/werner-koester-prize/ |titel=Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.: Werner Köster Prize |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Fritz-Grasenick-Preis der Österreichischen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie, zusammen mit Fernando Lasagni.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/nuevo-galardon-para-los-cientificos-lasagni-HAHRN20071123012014/ |titel=Nuevo galardón para los científicos Lasagni |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2007-11-01 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2005: Ausgewählt zur Teilnahme an der 55. Tagung der Nobelpreisträger, Lindau, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/un-joven-saltense-en-debate-con-los-premios-nobel-MUHRN05081423141009/ |titel=Un joven saltense en debate con los premios Nobel |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2005-08-14 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>

Einzelnachweise
<references />

Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T21:59:39Z

Surfunction: Quellen hinzugefügt

Andrés Fabián Lasagni (geboren am 27. August 1977) ist ein argentinischer, italienischer und deutscher Materialwissenschaftler und Laserexperte. Er ist Professor an der [[Technische Universität Dresden|Technischen Universität Dresden]] und leitet den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung.

== Lebenslauf ==
Lasagni wurde in Cinco Saltos, Argentinien, geboren. Er besuchte von 1991 bis 1996 die Armando Novely Sekundarschule in derselben Stadt. Von 1997 bis 2002 studierte er Chemieingenieurwesen an der [[Universidad Nacional del Comahue]] in Neuquén, Argentinien. Im Jahr 2003 wanderte er nach Deutschland aus und promovierte an der [[Universität des Saarlandes]] mit einer Dissertation zum Thema "Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy" (später [[Direct Laser Interference Patterning]] genannt). Im Jahr 2007 ging Lasagni mit einem Alexander von Humboldt-Stipendium an das [[Georgia Institute of Technology]] und die [[University of Michigan]] (USA), um seine Forschungen zur Laseroberflächenfunktionalisierung fortzusetzen. Im Jahr 2008 gründete er die Gruppe "Oberflächenfunktionalisierung" am [[Fraunhofer IWS]] in Dresden und baute 2012 den Lehrstuhl für laserbasierte Fertigung auf.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/startseite?set_language=de |titel=Startseite Professur für laserbasierte Fertigung |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref> Lasagni ist Mitglied der [[Sächsische Akademie der Wissenschaften|Sächsischen Akademie der Wissenschaften]] zu Leipzig.

== Wissenschaftliche Beiträge ==
Lasagni arbeitet auf dem Gebiet der laserbasierten Bearbeitung, insbesondere der Oberflächenstrukturierung mit gepulsten Laserquellen. Er verfügt über mehr als 30 Patente (Stand 2022), viele davon im Zusammenhang mit verschiedenen optischen Konfigurationen für Direct Laser Interference Patterning sowie Anwendungen im Zusammenhang mit dieser Technologie.<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?user=dUpT__cAAAAJ&hl=de |titel=Andrés Fabián Lasagni |abruf=2022-12-13}}</ref> Seine Arbeit ermöglichte weltweit zum ersten Mal die Umsetzung dieser Technologie auf industrieller Ebene. Darüber hinaus befasst sich seine Forschung mit grundlegenden Aspekten der Beziehung zwischen Oberflächentopographie und Chemie und den funktionellen Eigenschaften von Oberflächen.

== Ehrungen und relevante Leistungen ==

* 2020: Mitglied der "Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.saw-leipzig.de/de/mitglieder/lasagnia |titel=Andrés Fabián Lasagni, Prof. Dr.-Ing. — Sächsische Akademie der Wissenschaften |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2019: Domingo Faustino Sarmiento-Preis des Senats der argentinischen Nation für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der Ingenieurwissenschaften, Buenos Aires, Argentinien.<ref>{{Internetquelle |autor=Belén Coronel |url=https://www.rionegro.com.ar/cientificos-rionegrinos-recibieron-la-mencion-de-honor-del-senado-1188858/ |titel=Científicos rionegrinos recibieron la mención de honor del Senado |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2019-12-02 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Preis für Materialwissenschaft und Technologie 2017 der Federation of European Materials Societies (FEMS).<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fems.org/fems-materials-science-and-technology-prize-2017-awardee |titel=FEMS Materials Science and Technology Prize 2017 awardee {{!}} FEMS - The Federation of European Materials Societies |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2017: Reinhart-Koselleck-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), um herausragenden Forschern mit nachgewiesenen wissenschaftlichen Leistungen die Möglichkeit zu geben, besonders innovative oder risikoreiche Projekte zu verfolgen.
* 2016: Internationaler Berthold Leibinger Innovationspreis 2016 (2. Platz), Projekttitel: "Entwicklung eines Direct Laser Interference Patterning (DLIP) Systems", Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=Zq6-sH8_OhM |titel=Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning - 2. Preis 2016 - German |sprache=de-DE |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2015: Green Photonics Award 2015 der International Society for Optics and Photonics (SPIE), Fabrication of highly efficient transparent metal thin film electrodes using Direct Laser Interference Patterning, San Francisco, USA.<ref>{{Internetquelle |url=https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/if/lmo/die-professur/news/green-photonics-award-2015-fuer-dresdner-forscher?set_language=de |titel=Green Photonics Award 2015 für Dresdner Forscher |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2013: [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] 2012 der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM), verliehen an Nachwuchswissenschaftler mit herausragender wissenschaftlicher Karriere.<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news535086 |titel=Prof. Dr. Andrés Lasagni erhält Masing-Gedächtnispreis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2011: Deutscher Hightech-Meister in der Photovoltaik 2011 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Fraunhofer-Gesellschaft.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2008: Fraunhofer-Attract-Stipendium der Fraunhofer-Gesellschaft, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.fraunhofer.de/de/jobs-und-karriere/berufserfahrene/wissenschaftler/fraunhofer-attract.html |titel=Fraunhofer Attract |sprache=de |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Feodor-Lynen-Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung, Deutschland.
* 2007: Werner-Köster-Preis der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und des Carl Hanser Verlags (International Journal of Materials Research, 97, S. 1337-1344).<ref>{{Internetquelle |url=https://old.dgm.de/en/about-dgm/honours/werner-koester-prize/ |titel=Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.: Werner Köster Prize |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2007: Fritz-Grasenick-Preis der Österreichischen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie, zusammen mit Fernando Lasagni.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/nuevo-galardon-para-los-cientificos-lasagni-HAHRN20071123012014/ |titel=Nuevo galardón para los científicos Lasagni |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2007-11-01 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>
* 2005: Ausgewählt zur Teilnahme an der 55. Tagung der Nobelpreisträger, Lindau, Deutschland.<ref>{{Internetquelle |autor=Redacción |url=https://www.rionegro.com.ar/un-joven-saltense-en-debate-con-los-premios-nobel-MUHRN05081423141009/ |titel=Un joven saltense en debate con los premios Nobel |werk=Diario Río Negro {{!}} Periodismo en la Patagonia |datum=2005-08-14 |sprache=es |abruf=2022-12-13}}</ref>

Einzelnachweise
<references />

Andrés Fabián Lasagni

2022-12-13T21:29:41Z

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Frank Mücklich

2022-12-07T17:52:18Z

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[[Datei:Muecklich, Frank.jpg|mini|Frank Mücklich, 2009]]
'''Frank Mücklich''' (* [[17. August]] [[1959]] in [[Dresden]]) ist ein deutscher [[Materialwissenschaft|Materialforscher]]. Er ist Professor an der [[Universität des Saarlandes]] und leitet dort den [[Lehrstuhl]] für [[Funktionswerkstoff]]e.

== Leben und Wirken ==
Nach dem [[Abitur]] am Geschwister-Scholl-Gymnasium in [[Freiberg]] (1978) und dem [[Wehrdienst|Grundwehrdienst]] bei der [[NVA|Nationalen Volksarmee]] der [[Deutsche Demokratische Republik|DDR]] studierte Frank Mücklich von 1980 bis 1985 physikalische [[Metallkunde]] und [[Materialwissenschaft|Werkstoffwissenschaft]] an der [[Technische Universität Bergakademie Freiberg|TU Bergakademie Freiberg]]. 1988 wurde er mit einer [[Dissertation]]sschrift zur „Röntgendiffraktometrischen Analyse von Punktdefekten in hochperfekten [[Galliumarsenid]]-[[Einkristall]]en“ am Institut von [[Heinrich Oettel]] promoviert. Danach leitete er die Arbeitsgruppe „[[Metallografie]]“ des Metallkundeinstituts an der [[TU Bergakademie Freiberg]].

1990 ging Mücklich als Stipendiat an das [[Max-Planck-Gesellschaft|Max-Planck-Institut]] für Metallforschung in [[Stuttgart]] zu Günter Petzow und wurde dort Gruppenleiter für Metallische Funktionswerkstoffe. 1995 folgte er einem Ruf an die [[Universität des Saarlandes]] und baute den neu gegründeten [[Lehrstuhl]] für [[Funktionswerkstoff]]e auf. 2008 gründete er die Europäische Schule für Materialforschung und 2009 das [https://www.mec-s.de/ Material Engineering Center Saarland] als Forschungszentrum der [[Steinbeis-Stiftung]].<ref> {{Internetquelle |autor= |url=http://www.saarbruecker-zeitung.de/alte_inhalte/2009/einheit/mauerfall/portraets/art30368,3069238 |titel=Saarbrücker Zeitung: Von einem, der "unpassend war" |werk= |hrsg= |datum= |offline=ja |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160310142608/http://www.saarbruecker-zeitung.de/alte_inhalte/2009/einheit/mauerfall/portraets/art30368,3069238 |archiv-datum=2016-03-10 |zugriff=2013-04-15 |sprache=}} </ref>

Gemeinsam mit seinen ehemaligen Doktoranden Prof. Dr. Andrés Fabián Lasagni und Dr. Dominik Britz und mit Ralf Zastrau gründete er 2020 das Unternehmen SurFunction GmbH in Saarbrücken um die jahrzehntelange Forschung zur [[DLIP|DLIP-Technologie]] für bioinspirierte Funktionsoberflächen zu kommerzialisieren.<ref>{{Internetquelle |url=https://surfunction.com/unternehmen/ |titel=Unternehmen SurFunction GmbH |werk=SurFunction GmbH |sprache=de-DE |abruf=2022-12-07}}</ref>

Frank Mücklich ist verheiratet und hat drei erwachsene Kinder.

== Forschungsgebiete ==
Mücklich arbeitet auf den Gebieten der [[Oberflächenstrukturierung]] und der Werkstoffcharakterisierung. An Oberflächen und dünnen Schichten erforscht er dabei neue Möglichkeiten der Werkstofffunktionalisierung vor allem durch gepulste [[Laser]]strahlen sowie Dünnschichtphänomene und [[Elektroerosion]]. Er untersucht den dreidimensionalen Gefügeaufbau der Werkstoffe auf der [[Vorsätze für Maßeinheiten|Mikro]]-, [[Vorsätze für Maßeinheiten|Nano]]- und [[Atom|atomaren]] [[Größenordnung|Skala]] und arbeitet skalenabhängig mit verschiedenen [[Experiment|experimentellen]] und [[Theorie|theoretischen]] [[Methode (Erkenntnistheorie)|Methoden]]. Den theoretischen Hintergrund dazu legte Mücklich gemeinsam mit dem Mathematiker [[Joachim Ohser]] in dem Buch ''Statistical Analysis of Microstructures in Materials Science'' dar.

== Auszeichnungen ==
* 1994: [[Georg Masing|Georg-Masing]]-Gedächtnispreis der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]]
* 1997: [[Alfried-Krupp-Förderpreis für junge Hochschullehrer]] der [[Alfried Krupp von Bohlen und Halbach-Stiftung]]
* 2007: (mit C. Daniel und A. Lasagni). Werner-Köster-Preis der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]]
* 2008: Roland-Mitsche-Preis der ASMET Österreich und der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]]
* 2010: Werner-Köster-Preis der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]], gemeinsam mit A. Velichko
* 2010: Alpha Sigma Mu Distinguished Life Member Award
* 2012: Löhn-Preis, Transferpreis der [[Steinbeis-Stiftung]]
* 2013: Innovationspreis des Deutschen Kupferinstituts
* 2016: Henry Clifton Sorby Award der [[ASM International (Verband)|ASM International]]<ref>https://www.asminternational.org/documents/17848952/0/SORBY+AWARD+PAST+RECIPIENTS+ONLY.pdf/b5ad32eb-31de-6c0a-8990-58a73ef28893 </ref>
* 2016: [[Berthold Leibinger Innovationspreis]]
* 2017-2019: Board of Directors International Metallographic Society der ASM International
* 2018: Ordentliches Mitglied der [[Deutsche Akademie der Technikwissenschaften|Deutschen Akademie der Technikwissenschaften]]
* 2018: Fellow der [[ASM International (Verband)|American Society for Materials]], ASM International
* 2018: Präsident (Wissenschaft) der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|Deutschen Gesellschaft für Materialkunde]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dgm.de/de/dgm/gremien/praesidium/ |titel=Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.: Präsidium |abruf=2019-06-27}}</ref>
* 2022: Sprecher der [[Deutsche Akademie der Technikwissenschaften|Deutschen Akademie der Technikwissenschaften]] acatech für das Themennetzwerk Materialwissenschaft und Werkstofftechnik<ref>{{Internetquelle |url=https://www.acatech.de/themennetzwerke/themennetzwerk-materialwissenschaft-und-werkstofftechnik/ |titel=Themennetzwerk Materialwissenschaft und Werkstofftechnik |werk=acatech |sprache=de-DE |abruf=2022-12-07}}</ref>

== Weblinks ==
* [http://fuwe.uni-saarland.de/institutsleitung/ Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Universität des Saarlandes]
* [http://www.mec-s.de Material Engineering Center Saarland (MECS)]
* [https://surfunction.com/ SurFunction GmbH]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=p|GND=1115732455|LCCN=n/99/254967|VIAF=164972318}}

{{SORTIERUNG:Mucklich, Frank}}
[[Kategorie:Werkstoffwissenschaftler]]
[[Kategorie:Hochschullehrer (Universität des Saarlandes, Saarbrücken)]]
[[Kategorie:Deutscher]]
[[Kategorie:Geboren 1959]]
[[Kategorie:Mann]]
[[Kategorie:Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech)]]

{{Personendaten
|NAME=Mücklich, Frank
|ALTERNATIVNAMEN=
|KURZBESCHREIBUNG=deutscher Werkstoffwissenschaftler und Professor an der Universität des Saarlandes
|GEBURTSDATUM=17. August 1959
|GEBURTSORT=[[Dresden]]
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|STERBEORT=
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Direct Laser Interference Patterning

2022-11-21T20:37:26Z

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Die '''direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung''', im Englischen '''Direct Laser Interference Patterning (DLIP)''', ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohärenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiß, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004}}</ref>, der [[Tribologie]]<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-29724}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12 |DOI=10.22028/D291-22840}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorption und [[Benetzung|Benetzungsfähigkeit]]<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-22989}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990er Jahren lernte [[Frank Mücklich]] bei Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis]]es 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |Seiten=186–196 |DOI=10.1117/12.2252595}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19 |DOI=10.22028/D291-22362}}</ref>). Für die erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research – IJMR an Mücklich, Lasagni und Claus Daniel den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc-Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Roch Teja, Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z. B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur mit DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z. B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1002/adem.201600173}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* ''Touching surfaces'' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |abruf=2022-10-09 |sprache=de}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |abruf=2022-10-09 |sprache=de-DE}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Biofilms'' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Space Biofilms:'' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u. a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''ConTACTS Concordia'': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia-Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* ''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS und IAPP'': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21% beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Mücklich und Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-10 |sprache=en}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-13 |sprache=en}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich]], Andrés Lasagni und Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-35664}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-27642}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23076}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23031}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Lasertechnik]]

Direct Laser Interference Patterning

2022-11-15T21:22:12Z

Surfunction:

Die '''direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung''', im Englischen '''Direct Laser Interference Patterning (DLIP)''', ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohärenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiß, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004}}</ref>, der Tribologie<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-29724}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12 |DOI=10.22028/D291-22840}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorption und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-22989}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990er Jahren lernte [[Frank Mücklich]] bei Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis]]es 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |Seiten=186–196 |DOI=10.1117/12.2252595}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19 |DOI=10.22028/D291-22362}}</ref>). Für die erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research – IJMR an Mücklich, Lasagni und Claus Daniel den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc-Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Roch Teja, Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z. B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur mit DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z. B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13 |DOI=10.1002/adem.201600173}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* ''Touching surfaces'' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |abruf=2022-10-09 |sprache=de}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |abruf=2022-10-09 |sprache=de-DE}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Biofilms'' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''Space Biofilms:'' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u. a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>
* ''ConTACTS Concordia'': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia-Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* ''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS und IAPP'': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21% beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Mücklich und Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |abruf=2022-10-13 |sprache=de-DE}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-10 |sprache=en}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |abruf=2022-10-13 |sprache=en}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich]], Andrés Lasagni und Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-35664}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-27642}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23076}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11 |DOI=10.22028/D291-23031}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Lasertechnik]]

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-14T14:14:56Z

Surfunction: Typo behoben

Die '''direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung''', im Englischen '''Direct Laser Interference Patterning (DLIP)''', ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohärenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, der Tribologie<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich ]] bei Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Mücklich, Lasagni und Claus Daniel den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Roch Teja, Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* ''Touching surfaces'' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* ''Biofilms'' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* ''Space Biofilms:'' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* ''ConTACTS Concordia'': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* ''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS'': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21% beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Mücklich und Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich]], Andrés Lasagni und Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

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<references />
[[Kategorie:Lasertechnik]]

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-14T11:06:02Z

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Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, der Tribologie<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand zunächst die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Mücklich, Lasagni und Prof. Claus Daniel (damals Dr. Claus Daniel) den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf. Dort entwickelte er die für die robuste Anwendung der entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Dipl-Phys Roch Teja, Prof Dr Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder zur Oberflächenfunktionalisierung durch DLIP erschlossen und 2009 das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* '''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS''': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21% beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Prof. Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Prof. Mücklich und Prof. Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Prof. Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}
<references />
[[Kategorie:Lasertechnik]]

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-14T11:01:30Z

Surfunction:

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-14T10:55:54Z

Surfunction:

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-14T10:46:53Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, der Tribologie<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der mikrostrukturellen Änderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche steuern ließ. Das periodische geometrische Muster ist dabei abhängig von der Zahl der interferierenden kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Dipl-Phys Roch Teja, Prof Dr Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz, je nach Pulslänge, aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Bezug zur Forschung im Weltraum sind ein wichtiges Themenfeld, um das Potenzial für die hygienischen Eigenschaften der Oberflächenstrukturierung durch DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte in Zusammenarbeit mit NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* '''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS''': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21% beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an Prof. Mücklich und das von ihm geleitete Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppen Direct Laser Interference Patterning von Prof. Mücklich und Prof. Lasagni für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Fraunhofer Attract Förderpreis an Prof. Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-13T20:27:03Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Dipl-Phys Roch Teja, Prof Dr Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte - auch unter Einbezug von NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* '''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS''': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21 % beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Frauenhofer Attract Förderpreis an Prof. Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-13T20:25:35Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Dipl-Phys Roch Teja, Prof Dr Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte - auch unter Einbezug von NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* '''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS''': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21 % beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=2gpcWEgwJbw |titel=Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) {{!}} elektrische Steckverbinder {{!}} Löhn Preis 2019 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
*
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Frauenhofer Attract Förderpreis an Prof. Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
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== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-13T20:19:10Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Dipl-Phys Roch Teja, Prof Dr Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte - auch unter Einbezug von NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* '''Photovoltaic Projekt des Fraunhofer IWS''': Um eine Effizienzerhöhung von Photovoltaic-Anlagen zu erreichen, wurden 2011 organische Solarzellen auf texturierten, flexiblen Polymermaterialien mithilfe von DLIP hergestellt, wobei eine Steigerung des relativen Wirkungsgrads um 21 % beobachtet wurde. Diese Verbesserung wird durch die Faltung der Absorbtionsoberfläche ermöglicht, die die effiziente Fläche vergrößert und das Licht zur bevorzugten Absorption streut. DLIP wurde so als großes Potenzial für die Entwicklung hocheffizienter Solarzellen für organische und andere Dünnschicht-Solartechnologien erkannt.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Frauenhofer Attract Förderpreis an Prof. Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref> (VIDEO HINTERLEGEN - SURFUNCTION)

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== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-13T20:05:51Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Sascha Teutoburg-Weiss, Marcos Soldera, Felix Bouchard, Joshua Kreß, Yana Vaynzof |Titel=Structural colors with embedded anti-counterfeit features fabricated by laser-based methods |Sammelwerk=Optics & Laser Technology |Band=151 |Datum=2022-07-01 |ISSN=0030-3992 |DOI=10.1016/j.optlastec.2022.108012 |Seiten=108012 |Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399222001694 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=Comparison of Structural Colors Achieved by Laser-Induced Periodic Surface Structures and Direct Laser Interference Patterning |Sammelwerk=Journal of Laser Micro/Nanoengineering |Datum=2020-09 |ISSN=1880-0688 |DOI=10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Online=http://dx.doi.org/10.2961/jlmn.2020.02.2004 |Abruf=2022-10-13}}</ref>, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken<ref>{{Literatur |Autor=Teja Roch, Dimitri Benke, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Verfahren zur Ausbildung einer Strukturierung an Oberflächen von Bauteilen mit einem Laserstrahl |Nummer=DE102013004869B4 |Datum=2016-06-09 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102013004869B4/it |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben und deren Verwendung |Nummer=DE102011119764B4 |Datum=2015-04-30 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011119764B4/de?oq=DE102011119764B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Dipl-Phys Roch Teja, Prof Dr Beyer Eckhard, Andrés Fabián Lasagni |Titel=Vorrichtung, Anordnung und Verfahren zur Interferenzstrukturierung von flächigen Proben |Nummer=DE102011011734B4 |Datum=2014-12-24 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102011011734B4/de?oq=DE102011011734B4 |Abruf=2022-10-13}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Andrés-Fabián Lasagni, Bogdan Voisiat |Titel=Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand |Nummer=DE102018216221A1 |Datum=2020-03-26 |Online=https://patents.google.com/patent/DE102018216221A1/de?oq=DE102018216221A1 |Abruf=2022-10-13}}</ref> für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Valentin Lang, Teja Roch, Andrés Fabián Lasagni |Titel=High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate Using Direct Laser Interference Patterning: Toward 1 m 2 min −1 Fabrication Speed Barrier: High-Speed Surface Structuring of Polycarbonate… |Sammelwerk=Advanced Engineering Materials |Band=18 |Nummer=8 |Datum=2016-08 |DOI=10.1002/adem.201600173 |Seiten=1342–1348 |Online=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201600173 |Abruf=2022-10-13}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte - auch unter Einbezug von NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* PHOTOVOLTAIC PROJEKT

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=qlVf_5fR-Zc |titel=Project Group Direct Laser Interference Patterning - Second Prize 2016 - English |sprache=de-DE |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2011/press_release_2011-11.html |titel=Press release XI / 2011 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-13}}</ref>
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Frauenhofer Attract Förderpreis an Prof. Andrés Lasagni für »Micro/nano« Fabrication of Surface Architectures using Direct Laser Interference Patterning
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref> (VIDEO HINTERLEGEN - SURFUNCTION)

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== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]
* [https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=dUpT__cAAAAJ&cstart=100&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=dUpT__cAAAAJ:LI9QrySNdTsC Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-12T12:48:07Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich elektrischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (Reibung und Verschleiß), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref> (damit in Zusammenhang auch hygienischer Eigenschaften).

== Geschichte ==
In den 1990-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige optische Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]].

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionalization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken (PATENTLINK EINFÜGEN) für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue werkstofftechnische Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni 2013 den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben, nicht fokussiert werden. Dadurch kann eine deutlich größere Fläche pro Laserpuls bearbeitet werden. Gleichzeitig können mikroskopisch kleine Strukturen, kleiner als bei Strahlfokussierung, die der [[Beugungsgrenze]] unterliegt, schnell und berührungslos erzeugt werden.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich von >1 m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich. (NEUE QUELLE EINFÜGEN)

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine de facto unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsprojekte ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden mehr als 500 Publikationen (Stand: 2022) veröffentlicht.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Weltraumprojekte - auch unter Einbezug von NASA und ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

Weitere prominente Projekte:
* PHOTOVOLTAIC PROJEKT

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation (VIDEO HINTERLEGEN)
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]], Prof. Andrés Lasagni und Prof. Claus Daniel für die beste Publikation des Jahres im International Journal of Materials Research
* Masing-Gedächtnispreis 2012 an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Masing-Gedächtnispreis 2020 an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizienzsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen (LINK VON ANDRES)
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref> (VIDEO HINTERLEGEN - SURFUNCTION)

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== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-12T05:34:06Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (u.a. Reibung), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref>.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen schnell und berührungslos zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Karl Peter Leibenguth |Titel=Evolution of phases and microstructure in rapidly solidified metallic multilayer films : a correlative microscopy study |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22918 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22974 |Abruf=2022-10-12}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsexperimente - (Projekte mit Weltraumanwendungsbezug) ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden XXX Projekte (Stand: 2022) durchgeführt.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Experimente unter Einbezug von ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit und ohne aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref> <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/de/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-74236/ |titel=DLR - Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin - Cosmic Kiss-Experimente des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin auf der ISS |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1752/2384_read-69431/ |titel=DLR - Institute of Aerospace Medicine - Preparations for the space experiment BIOFILMS take place in :envihab |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.<ref>{{Internetquelle |url=https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/space-biofilms |titel=Characterization of Biofilm Formation, Growth, and Gene Expression on Different Materials and Environmental Conditions in Microgravity (Space Biofilms) {{!}} Science Mission Directorate |abruf=2022-10-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/explorer/Investigation.html?#id=7955 |titel=Experiment Details by NASA |abruf=2022-10-12}}</ref>

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Die durch DLIP erzeugten Eigenschaften sollen trotz der extremen Umwelteinflüsse intakt bleiben. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben. (Start 2023)

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== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] und Prof. Andrés Lasagni
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006) an Prof. Andrés Lasagni
* Masing Gedächtnispreis (2013) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2020) an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizientsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref>

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-12T05:01:49Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensiven kohährenten Laserlichtstrahlen nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der tribologischen Eigenschaften<ref>{{Literatur |Autor=Philipp Grützmacher |Titel=Controlling friction by multi-scale surface patterning inside and outside the contact zone |Datum=2019 |DOI=10.22028/D291-29724 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/28283 |Abruf=2022-10-11}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Carsten Gachot |Titel=Laser interference metallurgy of metallic surfaces for tribological applications |Datum=2012 |DOI=10.22028/D291-22840 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22896 |Abruf=2022-10-12}}</ref> (u.a. Reibung), Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit<ref>{{Literatur |Autor=Brice Raillard |Titel=Design of steel surface and wetting properties by laser patterning |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22989 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23045 |Abruf=2022-10-11}}</ref>.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mithilfe des Preisgelds seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren indem er einen Nanosekundenlaser und die nötige Ausstattung kaufte.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder kohärenter Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen schnell und berührungslos zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.<ref>{{Literatur |Autor=Karl Peter Leibenguth |Titel=Evolution of phases and microstructure in rapidly solidified metallic multilayer films : a correlative microscopy study |Datum=2013 |DOI=10.22028/D291-22918 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22974 |Abruf=2022-10-12}}</ref>

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

DLIP bietet eine unendliche Vielfalt von Strukturierungsmöglichkeiten durch den Einsatz von Nano-, Pico- oder Femtosekundenlasern, der Anzahl der interferierenden Laserstrahlen und deren Geometrie zueinander sowie der Wellenlänge des eingesetzten Lichts.
== Prominente Forschungsexperimente - (Projekte mit Weltraumanwendungsbezug) ==
Für die Erforschung der DLIP Technologie wurden XXX Projekte (Stand: 2022) durchgeführt.

Projekte mit Weltraumanwendungsbezug sind ein wichtiges Themenfeld um die hygienischen Eigenschaften und Möglichkeiten von DLIP zu untersuchen. Die Auswirkungen von Biofilmen sind im Weltraum größer als auf der Erde, da einerseits das Leben der Besatzung und der Erfolg der Mission vom nominalen Betrieb mechanischer Systeme abhängen, der durch Materialschäden in Verbindung mit Biofilmwachstum unterbrochen werden kann und andererseits die isolierte, begrenzte Umgebung in der Raumfahrt die Krankheitsübertragungsrate erhöhen kann. Im Fall der Internationalen Raumstation (ISS) sind Biofilme ein Problem des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems (Environmental Control and Life Support System, ECLSS), insbesondere der Wasserprozessoreinheit (WPA). Ziel ist es das Verhalten von Mikroorganismen und die Entstehung von Biofilmen zu verstehen, da sie zum Einen Auswirkungen auf die Gesundheit (der Astronauten) haben, zum anderen hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme zu Materialschäden führen, die aus Gründen der Nachhaltigkeit und zur Verbesserung der Langlebigkeit von Produkten und Materialien in der Industrie und in vielen Branchen auch auf der Erde minimiert werden sollen.

Besondere mediale Aufmerksamkeit erhielten dabei folgende Experimente unter Einbezug von ESA:

* '''Touching surfaces''' ''(Testing antimicrobial surfaces for space-flight and earth applications):'' Bei diesem Experiment werden neuartige Oberflächen mit aktiv antimikrobiellen Eigenschaften in Kombination mit einer bakterienkontaktsteuernden Oberflächenstrukturierung durch DLIP auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht. Die Berührungsflächen wurden von den Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS berührt. Die darauf befindlichen Mikroben werden dann auf der Erde hinsichtlicher einer Biofilmbildung untersucht. <ref>{{Internetquelle |url=https://www.dlr.de/content/de/bilder/missionen/cosmic-kiss/touching-surfaces-abstrich.html |titel=DLR — Berührungsfeld des Experiments |sprache=de |abruf=2022-10-09}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://event.dlr.de/ila2022/touching-surfaces/ |titel=Touching Surfaces |werk=DLR Event |datum=2022-05-19 |sprache=de-DE |abruf=2022-10-09}}</ref>

* '''Biofilms''' ''(Testing Laser Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions):'' Das BIOFILMS-Experiment untersucht die Biofilmbildung auf verschiedenen antimikrobiellen Oberflächen unter Weltraumbedingungen. Diese Oberflächen bestehen aus verschiedenen Metallen mit und ohne aktiv bakterizide Eigenschaften, die zusätzlich durch ultrakurz gepulstes DLIP in der Größenordnung einzelner Bakterienzellen oberflächenstrukturiert wurden. Auf diese Weise werden den im Experiment verwendeten Bakterienstämmen verbesserte, bzw. verschlechterte Kontaktbedingungen geboten. Der Einfluss dieser Oberflächeneigenschaften auf die bakterielle Biofilmbildung wird dabei im Zusammenhang mit variabler Schwerkraft durch Rotation in einer Zentrifuge innerhalb der ISS für Mond, Mars und Erde untersucht.<ref>{{Literatur |Autor=Katharina Siems, Daniel W. Müller, Laurens Maertens, Aisha Ahmed, Rob Van Houdt |Titel=Testing Laser-Structured Antimicrobial Surfaces Under Space Conditions: The Design of the ISS Experiment BIOFILMS |Sammelwerk=Frontiers in Space Technologies |Band=2 |Datum=2022 |ISSN=2673-5075 |DOI=10.3389/frspt.2021.773244 |Online=https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.773244 |Abruf=2022-10-10}}</ref>

* '''Space Biofilms:''' Ende 2019 startete das Experiment Space Biofilms zur ISS, um die Spezifika von im Weltraum gebildeten Biofilmen im Vergleich zu deren entsprechendem Pendant auf der Erde zu charakterisieren, zu untersuchen. Neben der Expression antimikrobieller Resistenzgene wurden hier auch neuartige Materialien, u.a. auf Basis der DLIP-Technologie als potenzielle Biofilm-Eindämmungsstrategien für zukünftige kritische ECLSS-Komponenten zu testen.

* '''ConTACTS Concordia''': Das Concordia-Experiment ConTACTS dient der Analyse antimikrobieller Oberflächen als Strategie zur Verringerung der mikrobiellen Belastung von Kontaktflächen und zur aktiven Verfolgung der mikrobiellen Ausbreitung. Die Concordia Station in der Antarktis dient hierbei innerhalb der mehrmonatigen Überwinterungsphase im arktischen Winter als Modell-Umgebung zur Untersuchung der speziellen Bedingungen innerhalb räumlich abgeschlossener künstlicher Habitate. Im Projekt ConTACTS Concordia werden in verschiedenen Bereichen der Concordia-Station innerhalb des mehrmonatigen Zeitraums der Überwinterung Probenträger mit antimikrobiell funktionalisierten Oberflächen angebracht. Diese Standorte sollen sich in ihren Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit und in der Häufigkeit des Aufenthalts von Personen unterscheiden. Die Touch Arrays umfassen antimikrobielle metallische Oberflächen auf Kupferbasis mit und ohne zusätzliche topografische Oberflächenstrukturierung mit DLIP. Die Oberflächen werden sowohl direkter täglicher Kontaktierung als auch reiner Luftstrom-Exposition in verschiedenen atmosphärisch variierenden Bereichen der Station ausgesetzt. Das Projekt wird dazu beitragen, die mikrobielle Ausbreitung in geschlossenen Lebensräumen u.a. durch häufig berührte Oberflächen zu verstehen und optimierte Eindämmungsstrategien zu erproben.<ref>{{Internetquelle |url=https://institut-polaire.fr/en/programmes_soutenus/esa-project-euopean-space-agency-5/ |titel=ESA Project Euopean Space Agency |werk=Institut Polaire |sprache=en-GB |abruf=2022-10-09}}</ref>

...u.U. andere Experimentreihen?

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016) an die Projektgruppe Direct Laser Interference Patterning für die beste Laserinnovation
* Werner Köster Preis (2006) an [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] und Prof. Andrés Lasagni
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006) an Prof. Andrés Lasagni
* Masing Gedächtnispreis (2013) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://www.iws.fraunhofer.de/en/newsandmedia/press_releases/2013/press_release_2013-11.html |titel=Press release XI / 2013 - Fraunhofer IWS |sprache=en |abruf=2022-10-10}}</ref>
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2020) an Dr.-Ing. Andreas Rosenkranz
* German High Tech Champions Award (2011) an Prof. Andrés Lasagni für Forschungen zur Effizientsteigerung bei Photovoltaic-Anlagen
* Materials Science and Technology Prize der FEMS (2017) an Prof. Andrés Lasagni<ref>{{Internetquelle |url=https://idw-online.de/de/news682376 |titel=Lasagni awarded with Materials Science and Technology Prize 2017 |abruf=2022-10-10}}</ref>
* Transferpreis der Steinbeis-Stiftung | Löhn-Preis (2019) an das Material Engineering Center Saarland (MECS) und [[TE Connectivity]]<ref>{{Internetquelle |url=https://www.steinbeis.de/de/steinbeis/transferpreis/preistraeger/2019-neue-generation-elektrischer-steckkontakte-optimale-performance-durch-high-speed-laserstrukturierung.html |titel=Transferpreis der Steinbeis-Stiftung {{!}} Löhn-Preis 2019 |abruf=2022-10-10}}</ref>

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]
* Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing<ref>{{Literatur |Autor=Chia-Jui Hsu |Titel=Enhance ZDDP tribofilm growth and fatigue lifetime of rolling bearings by Laser Surface Texturing |Datum=2021 |DOI=10.22028/D291-35664 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/32552 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles<ref>{{Literatur |Autor=Leander Reinert |Titel=Advanced self-lubricating surfaces based on carbon nanoparticles |Datum=2018 |DOI=10.22028/D291-27642 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/27301 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie<ref>{{Literatur |Autor=Kim Eric Trinh Quoc |Titel=Laserinterferenztexturierung elektrischer Steckverbinder für die Automobilindustrie |Datum=2015 |DOI=10.22028/D291-23076 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23132 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Rosenkranz |Titel=Tribologie an Oberflächen mit maßgeschneidertem topographischem Design |Datum=2014 |DOI=10.22028/D291-23031 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/23087 |Abruf=2022-10-11}}</ref>
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22838 Effects of microstructure modification induced by laser interference patterning of thin films]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22782 Tailoring the etchability of aluminium foil by laser interference metallurgy : control of pit initiation sites for high-voltage aluminium capacitor applications]
* [https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22378 Laser interference lithography : micropatterning of polymer surface for cell adhesion]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-10-10T05:29:28Z

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Direct Laser Interference Patterning

2022-10-10T05:07:48Z

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2022-10-10T03:44:35Z

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2022-10-09T18:58:51Z

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Direct Laser Interference Patterning

2022-10-05T13:35:40Z

Surfunction: Infos von Prof. Mücklich

Direct Laser Interference Patterning

2022-09-30T13:53:54Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensivem Licht nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der Reibung, Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mit dem Preisgeld seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Prof. Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie erstmalig am Markt zu kommerzialisieren.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016)
* Werner Köster Preis (2006)
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006)
* [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried Krupp Förderpreis]] (1997)

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-09-19T20:44:01Z

Surfunction: Quellen angegeben

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensivem Licht nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der Reibung, Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mit dem Preisgeld seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Prof. Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie am Markt anzubieten.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016)
* Werner Köster Preis (2006)
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006)
* [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried Krupp Förderpreis]] (1997)

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092|Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films]]
* [[doi:10.1002/adem.200600171|One-Step Production of Organized Surface Architectures on Polymeric Materials by Direct Laser Interference Patterning]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.018|Direct micro-patterning of aluminum substrates via laser interference metallurgy]]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-09-19T20:36:58Z

Surfunction:

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensivem Licht nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der Reibung, Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mit dem Preisgeld seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.<ref>{{Literatur |Autor=Andrés F. Lasagni, Carsten Gachot, Kim E. Trinh, Michael Hans, Andreas Rosenkranz |Titel=Direct laser interference patterning, 20 years of development: from the basics to industrial applications |Sammelwerk=SPIE Proceedings |Band=10092 |Verlag=SPIE |Datum=2017-02-17 |DOI=10.1117/12.2252595 |Seiten=186–196 |Online=https://doi.org/10.1117/12.2252595 |Abruf=2022-09-19}}</ref>

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Prof. Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"<ref>{{Literatur |Autor=Andrés Fabián Lasagni |Titel=Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas |Datum=2006 |DOI=10.22028/D291-22362 |Online=https://publikationen.sulb.uni-saarland.de/handle/20.500.11880/22418 |Abruf=2022-09-19}}</ref>). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie am Markt anzubieten.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016)
* Werner Köster Preis (2006)
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006)
* [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried Krupp Förderpreis]] (1997)

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]
* [[doi:10.3139/146.101375|Laser Interference Metallurgy – using interference as a tool for micro/nano structuring]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.03.140|Direct laser interference patterning of multi-walled carbon nanotube-based transparent conductive coatings]]
* [[doi:10.1016/j.apsusc.2008.10.032|Comparative study of grain sizes and orientation in microstructured Au, Pt and W thin films designed by laser interference metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adem.200400206|Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy]]
* [[doi:10.1002/adma.200601693|Simple Fabrication Method of Conductive Polymeric Arrays by Using Direct Laser Interference Micro-/Nanopatterning]]
* [[doi:10.1002/adem.200500261|Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers]]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-09-19T19:56:36Z

Surfunction: Bild hinzugefügt

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensivem Licht nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der Reibung, Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mit dem Preisgeld seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Prof. Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie am Markt anzubieten.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.
[[Datei:Oberflaechenstruktur_mit_DLIP.png|mini|412x412px|Höhere Komplexitäten von Oberflächenstrukturierung können mit zunehmender Anzahl von Strahlen kreiert werden]]
Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016)
* Werner Köster Preis (2006)
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006)

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}

Direct Laser Interference Patterning

2022-09-19T15:14:28Z

Surfunction: /* Webslinks */

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensivem Licht nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der Reibung, Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mit dem Preisgeld seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Prof. Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie am Markt anzubieten.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.

Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016)
* Werner Köster Preis (2006)
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006)

== Weblinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

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Direct Laser Interference Patterning

2022-09-18T19:07:27Z

Surfunction: Erste Erstellung einer WikipediaSeite zum Thema DLIP

Die direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierung, im Englischen Direct Laser Interference Patterning (DLIP), ist eine laserbasierte Technologie, welche das physikalische Prinzip der Interferenz von hochintensivem Licht nutzt, um funktionelle periodische Mikrostrukturen herzustellen. DLIP kann auf nahezu jedem Material angewendet werden und verändert die Eigenschaften der Oberflächen in vielen Bereichen hinsichtlich hygienischer und optischer Eigenschaften, sowie eine Veränderung der Reibung, Lichtabsorbtion und Benetzungsfähigkeit.

== Geschichte ==
In den 90-er Jahren lernte [[Frank Mücklich|Prof. Frank Mücklich]] bei Prof. Martin Stutzmann an der TU München dessen Verfahren zur lokalen Kristallisation von amorphen Schichten kennen<ref>{{Internetquelle |url=https://scholar.google.de/citations?view_op=view_citation&hl=de&user=ucOo0cAAAAAJ&cstart=600&pagesize=100&sortby=pubdate&citation_for_view=ucOo0cAAAAAJ:wbdj-CoPYUoC |titel=Laser‐Interference Crystallization of Amorphous Silicon: Applications and Properties |abruf=2022-09-18}}</ref>. Das Verfahren beruhte auf Laserinterferenz. Mücklich, der bereits in der Promotion intensive theoretische und experimentelle Erfahrungen mit Interferenzphänomenen gesammelt hatte, wollte diese nun mit höherer Laser-Intensität für die Entwicklung einer lokal-periodischen Gefüge-Metallurgie einsetzen. Mit dem Preisgeld seines [[Alfried-Krupp-Förderpreis|Alfried-Krupp-Förderpreises]] 1997 konnte er dies in den Labors seines Lehrstuhles für Funktionswerkstoffe an der Universität des Saarlandes realisieren.

Was bei den Experimenten jedoch auffiel war, dass sich neben der Gefügemetallurgie, also der Gefügeänderung im Inneren auch die Mikro-Topografie der Oberfläche in Abhängigkeit von der Zahl der kohärenten Laserstrahlen und deren Winkel zueinander in einem einzigen Schritt exakt periodisch steuern ließ. Damit begann die Geschichte des Direct Laser Interference Patterning.

Inspiriert durch die Bionik-Forschung von Prof. Nachtigall entstand die gemeinsame Idee, die in der belebten Natur typischen und für die jeweiligen „Funktionalitäten“ bei Pflanzen und Tieren evolutionär optimierten Oberflächenstrukturierungen nachzuvollziehen im Rahmen des interdisziplinären Forschungsthemas der „Biologisch komponierten Materialien“. Dabei waren die Arbeiten mit seinem damaligen Doktoranden, Prof. Andrés Lasagni, ganz besonders inspirierend und erzielten gemeinsam rasche Erfolge: 2006 promovierte Prof. Lasagni als bester Doktorand des Jahres zu Strukturierung durch Laserinterferenzmetallurgie im Mikro-/Nanobereich ("Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on macroscopic areas"). Für die besonders erfolgreichen Publikationen verlieh die Jury des International Journal of Materials Research - IJMR an Prof. Mücklich und sein Team den [[Werner Köster|Werner Koester Preis]] der [[Deutsche Gesellschaft für Materialkunde|DGM]]. Für seine außergewöhnliche Leistung erhielt Andrés Lasagni den renommierten [[Masing-Preis|Masing-Gedächtnispreis]] der DGM.

2008 kehrte Lasagni nach seinem Postdoc Aufenthalt als Humboldt-Stipendiat in den USA mit einem Fraunhofer-Attract-Grant nach Deutschland zurück und baute am Fraunhofer IWS Dresden ein Forschungsteam zum Thema “Surface Functionilization” auf und entwickelte die für die robuste Anwendung entscheidenden kompakten Optiken für die heutige DLIP Technologie, während Mücklich und sein Team in Saarbrücken immer neue Anwendungsfelder erschlossen und das Material Engineering Center Saarland eröffneten, in dem direkte Industrie-Kooperationen den Transfer vorantrieben.

Für die gemeinsame innovative Innovationsplattform der Lasertechnologie und die einzigartig erfolgreiche Kooperation wurden Mücklich und Lasagni 2016 mit dem [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] für die Entwicklung der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) ausgezeichnet.

Mücklich und Lasagni haben zusammen mit Dr. Dominik Britz und Ralf Zastrau die Firma SurFunction GmbH gegründet, um die Technologie am Markt anzubieten.

== Verfahren ==
Sinnbildlich können sich die elektromagnetischen Wellen eines Laserstrahls ähnlich zu Wasserwellen unter Ausbildung von Intensitätsmustern überlagern. Dieses Prinzip wird [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] genannt. Trifft ein Wellenberg der ersten sich ausbreitenden Welle auf einen Wellenberg der überlagernden, zweiten Welle, so resultiert dies in der Ausbildung einer größeren Welle, genannt [[konstruktive Interferenz]]. Trifft ein Wellental auf einen Wellenberg, so kommt es zur Auslöschung der Welle, genannt destruktive Interferenz.

Auf diese Weise werden mittels überlagernder Laserstrahlen Intensitätsmuster erzeugt, welche auf eine Bauteiloberfläche projiziert werden. Das Material wird in Bereichen konstruktiver Interferenz aufgeschmolzen oder sogar verdampft, während es in Bereichen destruktiver Interferenz nahezu unbeeinflusst verbleibt. Die Anzahl und Anordnung der Strahlen zueinander bestimmt die Art des aufgebrachten Musters. Dies kann z.B. ein Linien-, Kreuz-, Punktmuster bzw. nahezu jedes periodische Oberflächenmuster sein.

Der Winkel ϕ zwischen den sich überlagernden Laserstrahlen und die Wellenlänge λ des verwendeten Lasers entscheiden über die Strukturgröße des applizierten, periodischen Intensitätsmusters.

Der Strahldurchmesser muss im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. dem Laserschreiben mittels Polygonscanner, nicht fokussiert, sondern kann je nach Material sogar geweitet werden, um dadurch bei deutlich größerer Bearbeitungsfläche pro Laserpuls dennoch mikroskopisch kleine Strukturen zu erzeugen.

DLIP, gepaart mit einem Hochfrequenzlaser, erreicht so Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich m²/min bei höchster Präzision bis in den Nanometerbereich.

Zusätzlich besitzt das DLIP Verfahren im Vergleich zum Laserschreiben eine sehr hohe Tiefenschärfe, da DLIP nicht auf eine genaue Fokussierung des Laserstrahls angewiesen ist, sondern ein „Interferenzvolumen“ erzeugt, innerhalb dessen die Oberfläche mit dem entsprechenden Interferenzmuster gleichermaßen strukturiert wird.

== Preise im Zusammenhang mit DLIP ==

* [[Berthold Leibinger Innovationspreis]] (2016)
* Werner Köster Preis (2006)
* [[Masing-Preis|Masing Preis]] (2006)

== Webslinks ==

* [https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0591/html Structuring and functionalization of non-metallic materials using direct laser interference patterning: a review]

== Einzelnachweise ==
<references group="Artikel zu DLIP" />

{{DEFAULTSORT:Benutzer:Surfunction/Direct_laser_interference_patterning_DLIP}}