Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bonner Physiker stellen neuartiges Gas aus Licht her

31.05.2010
Physiker der Universität Bonn haben eine Art Gas aus Lichtteilchen hergestellt, das seine Farbe mit der Temperatur ändert, ohne dass dabei die Lichtmenge variiert.

Sie berichten in der kommenden Ausgabe der Zeitschrift "Nature Physics" über ihre Entdeckung (DOI: 10.1038/NPHYS1680). Das Funktionsprinzip lässt sich eventuell nutzen, um Sonnenlicht unabhängig vom Sonnenstand auf einen festen Punkt zu bündeln. So ließe sich die Ausbeute von Solarzellen erhöhen, ohne dass man sie mittels Motoren zur Sonne ausrichten müsste.

Die Forscher nutzten in ihrem Experiment gewölbte Spiegel mit extrem hohem Reflexionsvermögen. Sie richteten die Spiegelflächen so aus, dass sie zueinander zeigten. So konnten sie einen Lichtstrahl ständig zwischen ihnen hin- und her werfen.

In dem Zwischenraum zwischen Reflexionsflächen befand sich ein Farbstoff. Auf ihrer Reise kollidierten die eingesperrten Photonen immer wieder mit den Farbstoff-Molekülen. "Unter diesen Umständen konnten wir ein neuartiges Photonengas mit ungewöhnlichen Eigenschaften erzeugen", erklärt der Bonner Laserphysiker Professor Dr. Martin Weitz.

Die Farbe dieses Gases ändert sich mit der Umgebungstemperatur. Ähnliches kennt man vom Wolfram-Wendel einer Glühbirne: Bei hohen Temperaturen leuchtet die Birne weiß. Reduziert man jedoch mit einem Dimmer die Stromstärke und senkt dadurch die Temperatur, verändert sich die Farbe ins Rötliche. Gleichzeitig wird die Birne dunkler. Bei noch niedrigeren Temperaturen leuchtet sie dann plötzlich gar nicht mehr.

"Bei unserem Experiment ist das anders", erklärt Weitz: "Die Lichtintensität - also die Zahl der Photonen - bleibt immer gleich. Das ist ähnlich, als würden sie eine Glas Luft in den Kühlschrank stellen: Die Luftmoleküle werden zwar ‚kühler' und damit langsamer, ihre Menge bleibt aber konstant. In ähnlicher Weise kühlen wir die Lichtteilchen."

"Lichtkonzentrat" soll Ausbeute von Solarzellen erhöhen

Die von den Bonner Forschern entwickelte Methode lässt sich eventuell nutzen, um Sonnenlicht wie mit einem Brennglas zu konzentrieren. "Stellen Sie sich ein mit Licht gefülltes Sektglas vor, das nach unten hin spitz zuläuft", sagt Weitz. "Je kälter das Licht ist, desto weiter unten kommt es in diesem Sektglas zu liegen und desto konzentrierter wird es." Dieser Effekt ist unabhängig von der Richtung, aus der das Licht einfällt: Die Konzentration erfolgt immer am selben Ort. Eine Linse hingegen muss ständig nach dem Stand der Sonne ausgerichtet werden, damit ihr Brennpunkt an derselben Stelle bleibt.

Indem man das Licht kühlt und so konzentriert, könnte man also eventuell die Ausbeute von Sonnenkollektoren und Solarzellen erhöhen, ohne dazu eine komplizierte "Nachführmechanik" zu benötigen. "Außerdem funktioniert unsere Methode auch bei diffusem Licht, also etwa bei bewölktem Himmel", betont Weitz.

Kühlt man sehr viele Photonen stark herunter, kann man die Lichtteilchen eventuell sogar so stark konzentrieren, dass sie eine Art Klumpen bilden. Physiker sprechen von einem Bose-Einstein-Kondensat. Mit diesem "Photonen-Klumpen" ließen sich möglicherweise UV-Lichtquellen konstruieren, die ähnliche Eigenschaften wie Laserlicht aufweisen. Derartige UV-Quellen würden sich beispielsweise zur Herstellung von Computerchips mit besonders feinen Strukturen eignen.

Kontakt:
Prof. Dr. Martin Weitz
Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-4837 oder -4836
E-Mail: Martin.Weitz@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Die Sonne: Motor des Erdklimas
23.08.2017 | Generalverwaltung der Max-Planck-Gesellschaft, München

nachricht Entfesselte Magnetkraft
23.08.2017 | Generalverwaltung der Max-Planck-Gesellschaft, München

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie