Forschung, News, zAufi

Mini-Nacktscanner mit Goldstich

Terahertz-Strahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sie eignet sich gut, um Materialeigenschaften zu untersuchen. Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf bietet mit der Terahertz-Quelle im Elbe-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen vielfältige Experimentiermöglichkeiten für Forscher aus aller Welt. Foto: HZDR/Frank Bierstedt

Terahertz-Strahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Sie eignet sich gut, um Materialeigenschaften zu untersuchen. Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf hat eine der großen und teuren Terahertz-Quellen im Elbe-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen. Foto: HZDR/Frank Bierstedt

Physiker aus Rossendorf entwickeln Bauplan für Terahert-Durchleuchtungs-Chips

Dresden-Rossendorf, 17. März 2020. Auf Flughäfen sind sie als „Nackt-Scanner“ bekannt geworden, beliebt sind sie aber auch für Gemälde-Restauratoren, Brief-Spione und Werkstoffforscher: Die Rede ist von Terahertz-Licht. Diese hochfrequenten Durchleuchtungs-Strahlen, die etwa eine Billion Mal pro Sekunde schwingen, sind bisher allerdings nur mit teuren und sperrigen Anlagen zu erzeugen. Physiker vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) sowie der Unis Dresden und Konstanz haben nun jedoch eine Lösung gefunden, um Terahertz-Mikrochips aus den Elementen Gold und Germanium zu bauen.

Germanium per Ionenkanone mit Gold beschossen

Dafür beschossen sie an einem Rossendorfer Ionenbeschleuniger das Halbleiter-Material Germanium mit Goldatomen. Nach einigen Stunden bei 900 Grad im „Backofen“ hatten sich die Goldteilchen schön gleichmäßig verteilt. Dann feuerten die Physiker mit einem marktüblichen Faserlaser auf das aufgepeppte Chipmaterial. Das entpuppte sich daraufhin als Quelle für Terahertz-Strahlen – mit Frequenzen bis zu 70 Terahertz. Das Gold im Germanium sorgte dafür, dass das Material auch sehr schnellem Laser-Beschuss im Abstand von knapp zwei Nanosekunden vertrug.

Ein Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der TU Dresden und der Universität Konstanz hat ein mit Gold gespicktes sehr kompaktes Germaniumbauteil entwickelt, das kurze Terahertz-Pulse erzeugt. Wenn sie mit einem Laser gebündeltes Nahinfrarot-Licht (NIR) auf das Bauteil feuern, sendet es breitbandige Terahertz-Strahlung (THz) aus. Schema: Juniks für das HZDR

Ein Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der TU Dresden und der Universität Konstanz hat ein mit Gold gespicktes sehr kompaktes Germaniumbauteil entwickelt, das kurze Terahertz-Pulse erzeugt. Wenn sie mit einem Laser gebündeltes Nahinfrarot-Licht (NIR) auf das Bauteil feuern, sendet es breitbandige Terahertz-Strahlung (THz) aus. Schema: Juniks für das HZDR

Verfahren in Chipfabriken einfach kopierbar

Der besondere Clou daran: Die Herstellung klingt sehr aufwendig, lässt sich aber – etwas modifiziert – recht einfach mit gängigen Anlagen in Chipfabriken kopieren. „Damit haben wir eine äußerst vielseitige Quelle zur Hand, geeignet für verschiedenste Anwendungen“, betont HZDR-Physiker Dr. Harald Schneider. „Und da sich die neuen Bauteile zusammen mit herkömmlichen Glasfaser-Lasern betreiben lassen, könnte man die Technik vergleichsweise platzsparend und preiswert gestalten.“

Wird das Smartphone zum Universal-Scanner?

Mit solchen Mikro-Terahertzquellen lassen sich beispielsweise sehr leistungsfähige Medizin- und Umweltsensoren herstellen. Und die könnten die Elektronikkonzerne künftig womöglich gar in Smartphones integrieren. Sprich: In Zukunft mag es möglich sein, mit dem Handy etwa den Heilforschritt von Verletzungen zu überwachen, die Raumluft daheim zu überwachen oder Eierpackungen im Supermarkt vor dem Kauf zu durchleuchten.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: HZDR, Oiger-Archiv