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Wenn Physiker das Licht zwingen, im Kreis zu laufen, hat das einen guten Grund: dank dieser Methode kann hochpräzise im Millionstel Millimeter-Maßstab gemessen werden. Selbst minimale Veränderungen von vier Nanometern werden noch exakt erfasst. Dies zeigen die Ergebnisse der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Axel Lorke vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE). Sie haben die Eigenschaften leuchtender Mikrokugeln untersucht und in der internationalen Zeitschrift „Nature – Scientific Reports“ veröffentlicht.
Das Phänomen wurde zuerst in der Akustik entdeckt: Im 19. Jahrhundert stellte man fest, dass die Flüstertöne in der Kathedralkuppel von St. Paul’s in London entlang der gesamten Rundgalerie zu hören waren – selbst auf der anderen, 34 Meter entfernten Seite. Die besonderen Schallwellen, genannt „Whispering Gallery Waves“, bewegen sich ausschließlich an der Wand entlang. Dieser Effekt lässt sich auch mit Licht beobachten.
Ausgangspunkt waren die nahezu perfekt runden Mikrokugeln von der Universität Tsukuba in Japan, mit der die UDE-Nanoforscher seit 2011 eng zusammenarbeiten. Die japanischen Wissenschaftler verwendeten hierzu erstmals ein selbst leuchtendes Polymer, das das Licht im Kugelinneren einschließt und auf eine Kreisbahn zwingt. Der UDE-Physiker Daniel Braam zerlegte dieses Licht dann in das Farbspektrum und leitete daraus konkrete Hinweise auf die Formveränderungen der winzigen Kugeln ab.
Kommen sie beispielsweise mit Sauerstoff in Kontakt, gleichen sie in ihrer Form einem amerikanischen Football. Das spezifische Lichtspektrum ist so aussagekräftig, dass sich darüber Abweichungen von bis zu vier Nanometern erkennen lassen. Braam: „Das ist fast unvorstellbar klein. Man müsste diesen Wert schon mit 20.000 multiplizieren, um die Dicke eines normalen Blattes Papiers zu erreichen.“
Originalveröffentlichung: Braam, D. et al. Optically induced mode splitting in self-assembled, high quality-factor conjugated polymer microcavities. Sci. Rep. 6, 19635 (DOI: 10.1038/srep19635)
Hinweis für die Redaktion:
Eine Darstellung der verschiedenen Lichtwege in den Kugeln (Fotonachweis: UDE) stellen wir Ihnen unter folgendem Link zur Verfügung: http://www.uni-due.de/de/presse/pi_fotos.php
Weitere Informationen: Daniel Braam, Experimentalphysik, Tel. 0203/379-3335, daniel.braam@uni-due.de
Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203/379-8176, birte.vierjahn@uni-due
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler
Physik / Astronomie, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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