Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschung auf der Suche nach dem Tiefpunkt - Laserkühlung unterbindet störende Vibrationen

23.12.2004


Gesucht wird eine Technologie, um das ultimative Quantenlimit an Sensitivität zur Messung von Kraft zu erreichen. Seit einiger Zeit bereits werden Laser genutzt, um Mikrohebel, die zur Kräftemessung eingesetzt werden, zu kühlen. Prof. Dr. Khaled Karrai und seine Mitarbeiterin Constanze Höhberger Metzger vom Department für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München beschreiben jetzt in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature (S. 1002-1005, 2004), wie sie dem Ziel, den absoluten Temperatur-Nullpunkt zu erreichen, näher gekommen sind.



Die Wissenschaftler ließen einen Laserstrahl von einem vergoldeten, nur 460 Nanometer dicken Silikonhebel abprallen. So konnten die durch Wärme verursachten Vibrationen in dem freitragenden Hebel gedämpft werden. Der Hebel kühlte dadurch auf -255 Grad Celsius ab und lag nur mehr 18 Grad über dem absoluten Nullpunkt von -273 Grad Celsius.

... mehr zu:
»Karrai »Mikrohebel »Vibration


Diese Methode der Kühlung könnte Anwendungen finden, auch wenn sie für die Forscher nur ein erster Schritt ist. Offen ist derzeit, welche Tiefsttemperatur maximal erreicht werden kann. "Wir fragen uns, ob es möglich ist, den Mikrohebel fast bis zum absoluten Nullpunkt bei -273 Grad Celsius zu bringen", berichtet Karrai. "Diese rein mechanischen Systeme würden dann anfangen, sich quantenmechanisch zu verhalten." Die jetzt erreichbare Temperatur von -255 Grad Celsius ist noch zu hoch, um Quanteneffekte zu sehen. "Dies war aber nur unser erster Versuch", so Karrai. "Wir waren von unserem Erfolg positiv überrascht, vor allem weil wir noch sehr weit von optimalen Bedingungen zur Laserkühlung entfernt sind. Dies wollen wir jetzt verbessern. Wir arbeiten auch an neuen nanomechanischen Vorrichtungen, die dem Mikrohebel überlegen sein werden."

Diese Entdeckung steht in Einklang mit Errungenschaften der letzten Jahre. Laser können zunehmend besser genutzt werden, um die Temperatur einzelner Atome oder mehrerer Tausend Atome zu kühlen. Die Technik konnte bei festen Objekten angewandt werden, wobei es sich bei vorliegenden Experimenten nur um einen sehr kleinen freitragenden Hebel handelt. "Das ist nur ein erster Schritt", so Karrai. "Wir sind überzeugt, dass die Methode eingesetzt werden kann, um noch geringere Temperaturen zu erreichen." Temperaturbedingte Vibrationen sind die größte Störquelle bei nanomechanischen Systemen zur Kräftemessung. Die neue Methode, derartige Hebel zu kühlen, könnte den Weg zu neuen Entdeckungen, die eine höhere Sensitivität erfordern, ebnen. Ein mögliches Beispiel dafür wäre die Suche nach Gravitationswellen.

Laserlicht ist sehr energiereich. Diese Energie kann für eine kurze Zeit gespeichert werden. Gekoppelt mit einem mechanischen System, in diesem Fall der Mikrohebel, kann diesem Temperatur entzogen werden. Die Wärme, die ansonsten den Hebel vibrieren lässt, wird in Lichtintensität übertragen. Der Hebel kühlt dadurch ab. Der umgekehrte Vorgang, bei dem Lichtenergie in mechanische Energie umgewandelt und auf den Hebel übertragen wird, ist auch möglich. Dabei sehen die Forscher auch die erste mögliche Anwendung. Mechanische Energie, die in den Mikrohebel gepumpt wird, könnte bei diesem eine Dauervibration erreichen. Dies ist zwar jetzt schon mit Hilfe anderer Vorrichtungen möglich, die allerdings auf Nanoebene sehr schwer zu kontrollieren sind. In diesem Bereich könnte das neue System überlegen sein.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Khaled Karrai
Institut für Physik der LMU
Tel.: +49 89 2180 3725
Fax: +49 89 2180 3182
E-Mail: karrai@LMU.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.lmu.de

Weitere Berichte zu: Karrai Mikrohebel Vibration

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten