Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erster Mikrochip für Materiewellen

09.10.2001


Der Mikrochip kann mit einem in der Mikroelektronik üblichen lithographischen Verfahren hergestellt werden.


Der Mikrochip ist verkehrt herum in einer evakuierten Glaszelle montiert. Eine Silberschicht auf dem Chip reflektiert Laserstrahlen, die zum Einfangen der Rubidium-Atome aus dem Hintergrundgas benötigt werden.


Münchner Max-Planck-Forschern gelingt "Quantensprung" bei Miniaturisierung von Atomlasern / Mikrochip eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten und Anwendungen

... mehr zu:
»Atomlaser »Materiewelle »Mikrochip

Vor nicht einmal zwei Jahren wurde über den Bau der ersten Atomlaser berichtet (vgl. PRI C 1/2000: "Wenn sich Materie als Welle zeigt"). Diese erzeugen Atomstrahlen, deren Eigenschaften denen eines Lasers in vielem gleichen. Jetzt ist es Physikern am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität in München gelungen, das Herzstück eines Atomlasers auf einem Mikrochip zu integrieren (Nature, 4. Oktober 2001). Damit wird die Erzeugung Laser-ähnlicher Materiewellen extrem vereinfacht, eine Leistung, die mit dem Übergang von einzelnen Transistor zur integrierten Mikroelektronik vergleichbar ist. Von Geräten mit Atomlasern erhofft man revolutionär neue Anwendungen, von der Hochpräzisionsmessung bis zum Quantencomputer.

Atome verhalten sich wie Wellen, die sich im Raum fortpflanzen und - ähnlich wie Lichtwellen - miteinander wechselwirken - das ist eine der wichtigsten Aussagen der Quantenmechanik. Wegen ihrer extremen Kleinheit und ihrer schnellen und unregelmäßigen Bewegung entziehen sich die Materiewellen jedoch dem Blick selbst der leistungsfähigsten Mikroskope. Das änderte sich vor einigen Jahren mit den ersten Experimenten zur "Bose-Einstein-Kondensation" drastisch: Mit Hilfe dieses lange vorausgesagten quantenmechanischen Effekts gelang es, Tausende von Atomen in den gleichen quantenmechanischen Zustand zu versetzen, und direkte Bilder dieser verstärkten atomaren Materiewelle aufzunehmen. Viele Wissenschaftler sind heute der Überzeugung, dass Bose-Einstein-Kondensate und Atomlaser zu revolutionär neuen Technologien führen werden - vergleichbar dem Laser, der so vielfältige Anwendungen wie Laser-Chirurgie, CD-Player oder Hochgeschwindigkeits-Telekommunikation erst ermöglicht hat. Wie die ersten Laser waren auch die ersten Atomlaser sehr komplizierte Apparaturen, die ganze Forschungslaboratorien ausfüllten. So verwendete man für den magnetischen Einschluss der Atome große, wassergekühlte Elektromagnete. Die Vakuumapparaturen mussten höchsten Ansprüchen genügen, um die Atome für lange Zeit von ihrer Umgebung zu isolieren und sie - für die Überführung in ein Bose-Einstein-Kondensat - fast bis auf den absoluten Nullpunkt abzukühlen.


Jetzt ist es Wolfgang Hänsel, Peter Hommelhoff, Theodor W. Hänsch und Jakob Reichel vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität München gelungen, die Herstellung von Bose-Einstein-Kondensaten bedeutend zu vereinfachen - auf einem briefmarkengroßen Mikrochip. Mikroskopische Leiterbahnen auf dem Chip ersetzen die großen Elektromagnete. Die ultrakalte Atomwolke des Kondensates schwebt nur Bruchteile eines Millimeters über diesen Leiterbahnen. Sie läßt sich auf diese Weise viel feiner kontrollieren - und nebenbei verringert die neue Methode erheblich den Stromverbrauch. Durch stärkeren magnetischen Einschluss reduziert sich die Zeit für die Erzeugung des Bose-Einstein-Kondensats von etwa einer Minute auf nur wenige Sekunden. Das wiederum reduziert die Anforderungen an das Vakuumsystem.

Die miniaturisierte Technik für Bose-Einstein-Kondensate hat noch einen weiteren, möglicherweise bedeutenderen Vorteil: Mit ihrer Hilfe können - wie in der Mikroelektronik - auf einem einzelnen Chip mehrere atom-optische Elemente integriert werden. Bereits in ihrem ersten Experiment ist es den Münchener Forschern gelungen, das empfindliche Bose-Einstein-Kondensat in einer Art "magnetischem Förderband" zu transportieren, das durch Wechselströme in zusätzlichen Leiterbahnen bewegt wird. Das verdeutlicht die Vielseitigkeit der neuen Technik und eröffnet neue Möglichkeiten, z.B. für ein integriertes Interferometer für Materiewellen - ein extrem sensibler Magnetsensor, für weitere Grundlagenexperimente zur Bose-Einstein-Kondensation oder für Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung. Bereits jetzt ist abzusehen, dass viele Forschungslaboratorien die neue Chiptechnologie übernehmen werden, um Bose-Einstein-Kondensate in eigenen Anwendungen einzusetzen.

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Dr. Jakob Reichel
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Ludwig-Maximilian-Universität München
Tel.: 0 89 / 21 80 - 39 39 oder - 39 37
Fax: 0 89 / 28 51 92
E-Mail: jakob.reichel@physik.uni-muenchen.de

| Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/pri01/pri0159.pdf
http://www.mpq.mpg.de/
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Atomlaser Materiewelle Mikrochip

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Leuchtender Zufall
26.09.2016 | Technische Universität Wien

nachricht Quantenboost für künstliche Intelligenz
26.09.2016 | Universität Innsbruck

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: Quantenboost für künstliche Intelligenz

Intelligente Maschinen, die selbständig lernen, gelten als Zukunftstrend. Forscher der Universität Innsbruck und des Joint Quantum Institute in Maryland, USA, loten nun in der Fachzeitschrift Physical Review Letters aus, wie Quantentechnologien dabei helfen können, die Methoden des maschinellen Lernens weiter zu verbessern.

In selbstfahrenden Autos, IBM's Watson oder Google's AlphaGo sind Computerprogramme am Werk, die aus Erfahrungen lernen können. Solche Maschinen werden im Zuge...

Im Focus: Synthese-chemischer Meilenstein: Neues Ferrocenium-Molekül entdeckt

Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben zusammen mit Kollegen der Freien Universität Berlin ein neues Molekül entdeckt: Die Eisenverbindung in der seltenen Oxidationsstufe +4 gehört zu den Ferrocenen und ist äußerst schwierig zu synthetisieren.

Metallocene werden umgangssprachlich auch als Sandwichverbindungen bezeichnet. Sie bestehen aus zwei organischen ringförmigen Verbindungen, den...

Im Focus: Neue Entwicklungen in der Asphären-Messtechnik

Kompetenzzentrum Ultrapräzise Oberflächenbearbeitung (CC UPOB) lädt zum Expertentreffen im März 2017 ein

Ob in Weltraumteleskopen, deren Optiken trotz großer Abmessungen nanometergenau gefertigt sein müssen, in Handykameras oder in Endoskopen − Asphären kommen in...

Im Focus: Mit OLED Mikrodisplays in Datenbrillen zur verbesserten Mensch-Maschine-Interaktion

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP arbeitet seit Jahren an verschiedenen Entwicklungen zu OLED-Mikrodisplays, die auf organischen Halbleitern basieren. Durch die Integration einer Bildsensorfunktion direkt im Mikrodisplay, lässt sich u.a. die Augenbewegung in Datenbrillen aufnehmen und zur Steuerung von Display-Inhalten nutzen. Das verbesserte Konzept wird erstmals auf der Augmented World Expo Europe (AWE), vom 18. – 19. Oktober 2016, in Berlin, Stand B25 vorgestellt.

„Augmented Reality“ (erweiterte Realität) und „Wearable Displays“ (tragbare Displays) sind Schlagworte, denen man mittlerweile fast täglich begegnet. Beide...

Im Focus: OLED microdisplays in data glasses for improved human-machine interaction

The Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP has been developing various applications for OLED microdisplays based on organic semiconductors. By integrating the capabilities of an image sensor directly into the microdisplay, eye movements can be recorded by the smart glasses and utilized for guidance and control functions, as one example. The new design will be debuted at Augmented World Expo Europe (AWE) in Berlin at Booth B25, October 18th – 19th.

“Augmented-reality” and “wearables” have become terms we encounter almost daily. Both can make daily life a little simpler and provide valuable assistance for...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von der Probe zum digitalen Modell - MikroskopieTrends ´16

26.09.2016 | Veranstaltungen

300 Experten diskutieren auf größter Entrepreneurship-Konferenz im deutschsprachigen Raum

26.09.2016 | Veranstaltungen

Idealer Ablauf für GMP-konforme Projekte

26.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phänotyp auf Knopfdruck

26.09.2016 | Biowissenschaften Chemie

Effiziente elektrische Antriebe: TU Graz startet Christian Doppler Labor

26.09.2016 | Maschinenbau

Methodenentwicklung an BESSY II: Automatische Auswertung beschleunigt die Suche nach neuen Wirkstoffen

26.09.2016 | Biowissenschaften Chemie