Materialwissenschaften

Dr. Akio Ikesue (2. von links) wurde von SCHOTT Vorstandsmitglied und Kuratoriumsvorsitzenden des Ernst-Abbe-Fonds, Dr. Hans-Joachim Konz (2. von rechts), für die Entwicklung keramischer Lasermaterialien mit dem Otto-SCHOTT-Forschungspreis ausgezeichnet. Auch die beiden Kuratoriumsmitglie‑​der Prof. Gerd Müller (rechts) und Prof. Donald Uhlmann (links) gratulierten. Foto: SCHOTT/A. Sell
Gerhard Samulat/Thilo Horvatitsch

Eine Überraschung für die Fachwelt

Lange glaubten Materialforscher, Keramiken eigneten sich nicht als Quellen für Laserlicht. Der diesjährige Otto-SCHOTT-Forschungspreisträger Dr. Akio Ikesue bewies das Gegenteil.

Akio Ikesue wurde 1990 von seinem Doktorvater gebeten, sich der schwierigsten Frage der angewandten Physik zu widmen, die er nur ­finden konnte. Seine Wahl fiel auf die Erzeugung von Laserlicht mittels transparenter Keramiken. In Fach­kreisen herrschte die Meinung vor, dies sei unmöglich, da sich Materialien zum Bau von Festkörperlasern auf Einkristalle oder Gläser beschränkten. Jedoch nur einen Monat später legte Ikesue seinem Doktorvater eine erste Probe transparenter Keramiken auf den Tisch – eine Überraschung für die gesamte Fachwelt.

Heute nennt Dr. Ikesue 15 Patente sein Eigen. Er gründete seine eigene Firma World Lab. Co. Ltd in Nagoya, ist „Invited Professor” an der Pariser Université Pierre et Marie Curie und Executive Scientist von SCHOTT. Sein Name ist untrennbar mit der Herstellung neuartiger keramischer Lasermaterialien verbunden. Er erzeugte damit bereits 1995 Laserleistungen, die denen von Einkristallen nahe kamen. Dies löste intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten aus, die in neuen keramischen Techniken und in einem breiten Anwendungsspektrum für die mit diesem fortgeschrittenen Verfahren produzierten Materialien mündeten. Die Ergebnisse von Dr. Ikesue wurden in renommiertesten Fachtiteln veröffentlicht, fanden breite Anerkennung und Anwendung in vielen Labors weltweit. Der japanische Wissenschaftler ist nun regelmäßig Gastdozent auf den angesehensten Kongressen über Laser, Materialien oder Keramiken und wurde von der US-Regierung als erster asiatischer Projektleiter für die Entwicklung von keramischen Materialien zur Erzeugung von Laserleistungen der Megawatt-Klasse ausgewählt.
Die von Dr. Ikesue entwickelten Optokeramiken sind nicht milchigweiß wie Porzellan, sondern transparent. Sie eignen sich aufgrund ihrer defektfreien Mikrostruktur für Laseranwendungen. Quelle: SCHOTT/Ikesue
Dabei blieb der erfolgreiche Forscher bis heute auf dem Boden der Tatsachen: „Ich musste mir besondere Kenntnisse über Keramikherstellung und Lasertechnik am Anfang erst aneignen”, verrät Akio Ikesue. Zum Glück blieb er hartnäckig seiner Forschung treu, mit deren Hilfe sich ­Keramiken als hochwertige Optiken herstellen lassen, für die es kein kristallines Pendant gibt. Sie lassen RGB-Farblaser nun in bis dato ungekannter Stärke erstrahlen. Mittels Optokeramiken lassen sich leistungsfähigere Laser herstellen als mit Einkristallen. Zudem sind Optokeramiken oft ­wesentlich kompakter und lassen sich wirtschaftlicher produzieren als hochreine Zuchtkristalle. Die keramische Herstellungstechnik ermöglicht zudem die Entwicklung neuer Arten transparenter Materialien und den Bau vielfältiger Lasergeräte, von High-Coherence-Lasern für die Telekommunikation bis zu Hochenergielasern für die Industrie, von Dauerstrich- bis Kurzpulslaser im Femtosekunden-Bereich. Einsetzbar sind die neuen Materialien aber auch für Röntgen-Szintillatoren, Fenster für Hochtemperaturöfen, Flugzeuge oder in der Raumfahrttechnik.

So ist aus der unmöglich scheinenden Herausforderung ein weltweit bedeutendes Forschungsfeld geworden. Und jungen Kollegen gibt Ikesue gern seine Erfahrung weiter: „Nur ­abseits allgemein anerkannter Pfade lassen sich neue Technologien ent­wickeln.”