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Superpünktlich: Rossendorfer basteln Nanosekunden-Messgerät

Physiker Dr. Wolfgang Seidel bei Einstellungsarbeiten am Freie-Elektronen-Laser im HZDR. Foto: Frank Bierstedt

Physiker Dr. Wolfgang Seidel bei Einstellungsarbeiten am Freie-Elektronen-Laser im HZDR. Foto: Frank Bierstedt

Wundermaterial Graphen hilft beim Laser-Timing

Dresden-Rossendorf, 31- Juli 2013: Um in neuen wissenschaftlichen Experimenten an Terahetz-Strahlenquellen Laser bis auf wenige Nanosekunden (Milliardstel) Sekunden genau aufeinander abstimmen zu können, haben Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen der Uni Regensburg einen auf derart kurze Pulse ausgelegten Detektor aus dem „Wundermaterial“ Graphen konstruiert.

Dieser besteht aus Flocken von einlagigen Kohlenstoffnetzen (= Graphen), die Strahlpulse in einem weiten Spektrum auffangen können und in denen sich Elektronen extrem schnell bewegen – eine Grundvoraussetzung für das richtige Timing. Zum Einsatz kommen kann das neue Messgerät beispielsweise, um neuartige Optoelektronik-Halbleiter zu untersuchen: Dabei regt ein Laser die Elektronen im Material an und ein zweiter Beobachtungs-Laser prüft dann, wie die Elementarteilchen im Material umherhüpfen. Da die Lichtblitze dabei selbst nur zehn billionstel Sekunden (Pikosekunden) kurz sind und zwischen ihnen nur 77.000 Pikosekunden (= 77 Nanosekunden) kurz sind, müssen sie hochpräzise aufeinander abgestimmt werden – was nun durch das neue Graphen-Messgerät möglich sein soll.

Hochpräzise Zeitmessgeräte werden in der modernen Physik immer wichtiger, da die Experimentatoren immer kürzerer Vorgänge studieren wollen – unter anderem die Sprünge von Elektronen in einem Atom – um in Echtzeit zu zum Beispiel zu beobachten, was auf atomarer Ebene eigentlich passiert, wenn sich ein Molekül bildet. Heiko Weckbrodt

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