Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA
Biologisch inspirierte optische Materialien – einzigartige Lichtmanipulationsstrategien in der Natur als Vorbild für die Entwicklung von multifunktionalen, dynamischen, optischen Materialien
Der Fokus unserer Forschung liegt auf den wissenschaftlichen Grundlagen und anwendungsbezogenen Schwerpunkten der Entwicklung von multifunktionalen, hierarchisch strukturierten, biologisch inspirierten Materialsystemen. Hierbei konzentrieren wir uns vor allem auf Materialien mit variablen optischen Eigenschaften. Solche Materialien sind gekennzeichnet durch kontrollierte und eindeutig identifizierbare Variationen in ihrer Interaktion mit Licht, welche zum Beispiel durch spezifische mechanische oder chemische Stimulierung herbeigeführt werden können. Wir profitieren dabei von kontinuierlich vertieften Einsichten in die Wirkungsweise einer Vielzahl von biologischen, photonischen, Längenskalen-übergreifenden Materialarchitekturen, welche sich im Verlauf der natürlichen Evolution in verschiedenen Organismen konvergent geformt haben. In diesem Zusammenhang evaluieren wir die Anwendbarkeit von Design-Konzepten, welche in biologischen, photonischen Strukturen vorherrschen, für die Herstellung von neuen, künstlichen, optischen Materialien. Wir versuchen die Mechanismen, welche der Entstehung von biologischen optischen Materialen unterliegen, zu verstehen und arbeiten an der Konzeption von Herstellungsverfahren für neue optische Materialien, welche gleichermaßen von unserem Verständnis für biologische Strukturbildungsprozesse und von etablierten synthetischen Fertigungsroutinen profitieren. Auf diese Weise legen wir die Grundlagen für die Herstellung neuer optischer Materialien und funktioneller Komponenten für ein weites Feld von Anwendungen in der Sensorik, der effizienten Energieumwandlung, der Informationsverarbeitung und -kommunikation, der Materialverarbeitung und der Medizin. Die Schwerpunkte dieses Vortrages liegen zum einen auf der Diskussion verschiedener biologischer Materialien mit einzigartigen optischen Eigenschaften, wie die blauen Früchte von tropischen Pflanzen oder die Farbmuster in semi-transparenten Muschelschalen, und zum anderen auf der Präsentation von neuen Materialien mit kontrolliert variierbaren Lichtwechselwirkungen, zum Beispiel optischen Fasern, welche auf mechanische Verformung mit einer proportionalen, reversiblen Farbänderung reagieren, oder flexibel konfigurierbaren, Emulsions-basierenden Mikrolinsen.
Zur Person
Mathias Kolle forscht grenzübergreifend in den Bereichen Optik, Materialwissenschaft und Biotechnologie mit Fokus auf einzigartige Mechanismen optischer Sensorik, Kommunikation oder Energieumwandlung in der Natur und der Entwicklung von multifunktionalen optischen Materialien und Systemen. Seit Ende 2013 lehrt und forscht Mathias Kolle als Assistant Professor im Mechanical Engineering Department am Massachusetts Institute of Technology. Davor arbeitete er von 2010 bis 2013 als PostDoktorand und Alexander-von-Humboldt-Stipendiat bei Prof. Joanna Aizenberg in der School of Engineering and Applied Science an der Harvard University. Gefördert vom DAAD promovierte Mathias Kolle an der Cambridge University bei Prof. Ullrich Steiner in der Physik. Seine Doktorarbeit im Jahre 2011 wurde mit dem Dissertationspreis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft gewürdigt und erschien in der Springer-Buchreihe „Springer Theses: Recognizing Out-standing Ph.D. Research“. Mathias Kolles Interesse an internationalen Forschungsinitiativen resultiert aus seinen Erfahrungen im trinationalen Studiengang der Physik „Saar-Lor-Lux“, eine Zusammenarbeit der Universität des Saarlandes, l’Université de Lorraine, Nancy, FR und der Université de Luxembourg (ci.physik.uni-saarland.de), im Rahmen dessen er 2006 sein Physikdiplom erhielt.