Die Spitzenforschung in den Grundlagenwissenschaften stößt immer wieder an die Grenzen der kommerziell verfügbaren chemischen Analysegeräte. Dies gilt auch für die Kong-Gruppe an der Oregon State University, deren physikalische Chemie sich mit der Untersuchung der Grundstruktur von Materialien auf atomarer Ebene befasst.
Dr. Wei Kong hat aktiv neue Werkzeuge entwickelt, die für andere Forscher weltweit in diesen neuen Bereichen wichtig sind. Ein Teil des Entwurfs betrifft Kapton-Dichtungen, die in einem gepulsten Kryogenventil verwendet werden, das bei Temperaturen unter 20 K und Drücken über 20 atm arbeitet. Der Zweck des Ventils besteht darin, supraflüssige Heliumtröpfchen für die Dotierung mit einer Vielzahl von Molekülen und Ionen zu erzeugen. Die Eigenschaften des Dotierstoffs können dann in der nicht wechselwirkenden sanften Umgebung von Helium bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt untersucht werden.
Dr. Wei erklärt die Komplexität ihres Entwurfs: "Die Öffnung mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern ist die Größe der Öffnung, wenn das gepulste Ventil zur Gasabgabe eingeschaltet wird. Die Betriebsbedingungen erfordern eine extreme thermische und mechanische Stabilität. Die Abnutzung durch die sich wiederholende Bewegung des Antriebsmechanismus sowie die Verunreinigung durch kondensierte Verunreinigungen auf der Oberfläche der Dichtung aufgrund der niedrigen Betriebstemperatur machen die Dichtung zu einem Verschleißteil."
Die Suche von Dr. Wei nach einer mechanischen Fertigung der Dichtungen führte zur Lasermikrobearbeitung. Sie erklärt: "Viele Maschinenbauer sagten mir, dass es nicht möglich sei, ein Teil mit der Größe und Genauigkeit, die wir für unser Design benötigten, mechanisch herzustellen. Also wendeten wir uns der Laserbearbeitung zu, da die Löcher mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern sehr klein sind und wir eine gute Schnittqualität in unserem Material erzielen können."
Potomac war in einzigartiger Weise geeignet, Dr. Wei zu helfen. Mit der Fähigkeit, Löcher bis zu einer Größe von 1 Mikrometer zu erzeugen, erfüllte die UV-Lasermikrobearbeitung von Potomac mehr als ihre Anforderungen. Organische Polymere eignen sich besonders gut für den photoablativen Materialabtrag mit UV-Lasern, der die thermische Schädigung oder die Wärmeeinflusszone minimiert.
Auch die Verbrauchskomponenten müssen für den langfristigen Betrieb der neuen Anlagen wirtschaftlich tragfähig sein. Im Laufe der Jahre ist es Potomac gelungen, die Lasermikrobearbeitung so zu optimieren, dass die günstigsten Teile auf dem Markt entstehen.
Viele wissenschaftliche Durchbrüche und Entdeckungen sind von einem grundlegenden Verständnis der Materialien abhängig. Arbeiten wie die, die an der Oregon State durchgeführt werden, werden weitreichende Auswirkungen auf viele Bereiche außerhalb der physikalischen Chemie haben. Wir bei Potomac freuen uns darauf, zur Zukunft vieler spannender Entdeckungen beizutragen.
