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 Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr
08.12.2016 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System
08.12.2016 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops