Wissenschaftler entdecken neue Verwendung für den guten alten Trichter - Bündeln von Licht!
Wir alle wissen, wie nützlich Trichter für das Umfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen sind, doch nun hat ein Team aus internationalen Wissenschaftlern gezeigt, dass ein Trichter auch sehr hilfreich für die effiziente Bündelung von Licht ist. Die von den Wissenschaftlern verwendeten Trichter sind jedoch nicht in einer Küche finden, denn um Licht zu konzentrieren müssen sie rund 10.000-mal kleiner sein als die Trichter, wie wir sie kennen. In ihrem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Photonics erklären die Forscher aus Deutschland, Südkorea und den Vereinigten Staaten, wie es ihnen gelungen ist, die Energie von ultraviolettem Licht mit einem Nanotrichter zu bündeln und die konzentrierte Energie zur Generierung von Lichtblitzen im extremen ultravioletten Bereich (EUV) zu verwenden. Diese Blitze, die sich 75 Millionen Mal pro Sekunde wiederholen, dauern nur wenige Femtosekunden lang; diese Zeiteinheit entspricht einem Millionstel einer Milliardstel Sekunde. Licht ist wandelbar und die Wellenlängen, aus denen das Licht besteht, können sich verändern, wenn sie auf Materie treffen. Dabei ist sowohl die Art, als auch die Form des Materials für die Frequenzkonversion entscheidend. Mit einem Nanotrichter aus Silber ist es dem Team nun gelungen, das Licht zu modifizieren. Die Wissenschaftler wandelten dabei Femtosekunden-Laserpulse vom infraroten Spektrum in extrem ultraviolette Femtosekunden-Lichtblitze um. Kurz gepulstes EUV-Licht wird in der Laserphysik verwendet, um das Innenleben von Atomen und Molekülen zu erkunden. Deshalb können die Wissenschaftler mit diesem technischen Wissen in Kürze die Bewegung von Elektronen mit höchster räumlicher und zeitlicher Auflösung messen. Herzstück des Experiments war ein kleiner, nur wenige Mikrometer langer, leicht elliptischer und mit Xenon (Xe-Gas) gefüllter Trichter aus Silber. Die infraroten Lichtpulse wurden in den Trichter geschickt, durch den sie hindurch in Richtung des schmalen Ausgangs wanderten. Die elektromagnetischen Kräfte des Lichts führen zu Dichteschwankungen der Elektronen im Inneren des Trichters. Hier ist ein kleiner Abschnitt der Metalloberfläche positiv geladen, der nächste negativ und so weiter, so dass im Inneren des Trichters neue elektromagnetische Felder entstehen, die Oberflächen-Plasmonen-Polaritonen genannt werden. Die Oberflächen-Plasmonen-Polaritonen wandern bis zur Spitze des Trichters, wo dessen konische Form die Konzentration ihrer Felder bewirkt. Einer der Autoren der Studie, Professor Mark Stockman von der George State University in den Vereinigten Staaten erklärt: "Das Feld innerhalb des Trichters wird dabei einige hundertmal stärker als das Feld des eingestrahlten infraroten Laserlichtes. Dieses verstärkte Feld bewirkt die Erzeugung von EUV-Licht in dem Xenongas."Weitere Informationen finden Sie unter: Max-Planck-Institut für Quantenoptik: http://www.mpq.mpg.de/cms/mpq/en/index.html
Länder
Deutschland, Südkorea, Vereinigte Staaten