uni rostock : Physiker erforschen ultrakurze Lichtblitze

Prof. Dr. Thomas Fennel vor dem alten Institut für Physik: „Auf diesem Forschungsgebiet ist Rostock ganz vorn mit dabei.“
Prof. Dr. Thomas Fennel vor dem alten Institut für Physik: „Auf diesem Forschungsgebiet ist Rostock ganz vorn mit dabei.“

Ergebnisse aus Rostock könnten kontrollierte Teilchenbeschleunigung und ultraschnelle Schalter ermöglichen

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18. August 2015, 08:00 Uhr

Sie hoffen auf Durchbrüche bei der Strahlentherapie und in der Datenverarbeitung: Ein Team von Physikern und Chemikern hat die Wechselwirkung von ultrakurzen Lichtblitzen und winzigen Glasteilchen erforscht – darunter sind auch Forscher aus Rostock. Mit der konzentrierten Lichtenergie konnte das Team Elektronen in extrem kontrollierter Weise beschleunigen, wie die Universität Rostock mitteilte. Ihre Forschungsergebnisse könnten langfristig sogar die medizinischen Methoden zur Krebsbekämpfung erweitern. Informationen könnten in unfassbar kurzer Zeit verarbeitet werden. Die Studie der Wissenschaftler wurde in der jüngsten Ausgabe der international renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Beziehung zwischen starken Laserpulsen und Nanoteilchen ist sehr speziell und könnte künftig sogar medizinische Behandlungsmethoden – beispielsweise die Strahlentherapie – fundamental verändern, sind sich Physiker und Chemiker der Uni Rostock, des Münchner Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ), der Ludwig Maximilians Universität München und der Freien Universität Berlin einig.

Die Forscher, die dieses Zusammenspiel aus Licht und Materie untersuchten, ließen starke Laserpulse mit winzigen Nanoglaskügelchen interagieren, die aus mehreren Millionen Atomen bestehen. Sie konnten erstmals zeigen, dass man innerhalb einer ultrakurzen Zeit –einer milliardstel Sekunde – den Linseneffekt eines solchen Glaskügelchens ausnutzen kann, um die Richtung elektronischer Bewegung zu steuern.

Ein Laie kann sich das folgendermaßen vorstellen: Das Licht, das auf die Glaskügelchen trifft, wird ähnlich wie bei einer Linse auf einen kleinen Flecken konzentriert. Je nach Form des Laserpulses beziehungsweise der Lichtwelle kann entschieden werden, ob oberhalb oder unterhalb der Kugel schnelle Elektronen austreten. „Die Emission von Elektronen selbst ist wie eine Art Ping-Pong-Spiel an der Oberfläche der Nanokügelchen, auf die das Licht in Form einer Welle trifft“, erklärt der Rostocker Physiker Prof. Dr. Thomas Fennel. Attosekunden Nanophotonik nennt sich dieses Forschungsgebiet, das ein Kernbestandteil des Forschungskomplexes zu den Themen Licht und Materie am Rostocker Institut für Physik ist.

Was bedeutet das für die Anwendung? „Es ist ein breites Wissenschaftsgebiet. Medizin und Informationstechnik sind die beiden großen Bereiche, die von den Forschungsergebnissen profitieren könnten. Beispiel Krebsbehandlung mittels Ionenstrahlentherapie“, erläutert Fennel. „Vereinfacht ausgedrückt geht es im Grunde darum, energiereiche Teilchen mit Licht gezielt in eine gewünschte Richtung zu beschleunigen.“ Letztlich sei dadurch denkbar, dass ein stark gerichteter Ionenstrahl gezielt die Tumore zerstört und das umliegende Gewebe intakt bleibt.

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