Neue Laser spüren gefährliche Schadstoffe auf
Nach Auffassung der meisten Wissenschaftler ist die Durchschnittstemperatur auf der Erde in den vergangenen Jahrzehnten gestiegen. Diese Veränderung ist jedoch keine Erscheinung, die natürlichen Erwämungs- und Abkühlungszyklen innerhalb des Weltklimas zuzuschreiben ist, sondern die resultiert vielmehr auf Emissionen von Kohlendioxid, Methan und anderen durch menschliche Aktivitäten frei gesetzten Treibhausgasen. Diese Emissionen gehen in erster Linie auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kraftwerken und Kraftfahrzeugen zurück. Damit der Mensch die nötigen Veränderungen einleiten kann, um die Klimaerwärmung umzukehren, bedarf es geeigneter Möglichkeiten zur Messung dieser Emissionen. Kohlendioxid und Methan - die beiden wichtigsten Treibhausgase - absorbieren Licht im mittleren infraroten Spektralbereich, was einem Wellenlängenbereich von 3 bis 4 Mikrometern entspricht. Eine der größten Herausforderungen für den Bau einer robusten Überwachungsapparaturen, die sich idealerweise bei Zimmertemperatur betreiben lassen sollte, ist das Überhitzungsproblem. In einem Forschungsprojekt, das im Rahmen des BRITE/EURAM 3-Programms gefördert wurde, hat man versich, dieser Herausforderung zu begegnen. Ziel des Projekts war die Entwicklung von Leuchtdioden (Light-Emitting Diodes, LEDs) und Laserquellen auf der Basis der verheißungsvollen Gruppe-III-Antimonid-Halbleitertechnologie. Dazu wurden Prototypen nach dem zuvor noch niemals angewandten Verfahren der metallorganischen Gasphasenepitaxie (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy, MOVPE) hergestellt. Bedeutende Fortschritte wurden bei der Optimierung des Prozesses zur Verringerung von Verunreinigungen der Werkstoffe erzielt. Im Projekt gelang so die Herstellung von LEDs, die sich nicht nur für Messungen im gewünschten Wellenlängenbereich eignen, sondern auch bei Zimmertemperatur funktionieren. Es sind jedoch noch weitere Arbeiten an den Lasern zu leisten, die Betriebstemperaturen von 135 Grad Celsius erreichten. Die Ergebnisse wurden bereits durch Veröffentlichungen und auf Konferenzen in Universitäts- und Industriekreisen bekannt gemacht. Mitglieder des Forschungskonsortiums bieten inzwischen neue Produkte und Dienste im Zusammenhang mit den Sensoren und der verbesserten MOVPE-Technologie an. Hauptanwendungsgebiet diese hochmodernen Sensoren ist die Detektion von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan. Vernetzte Sensoren können die Konzentration dieser Gase in der Umwelt überwachen, während Einzelsensoren zum Messen der Emissionen von einer einzelnen Quelle (z.B. eines Kraftfahrzeugs) eingesetzt werden können. Die neue Technologie könnte aber auch Thermophotovoltaik-Bauelemente möglich machen, die infrarote Strahlung und Wärme direkt in Elektrizität umwandeln können.
