Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf Katzenpfoten zu verbesserter Laserspektroskopie

19.09.2011
Physiker aus Marburg und dem US-amerikanischen Boulder haben einen Theorierahmen für die Quanten-Laserspektroskopie vorgelegt, die erstmals umfassenden experimentellen Zugang zu komplizierten Prozessen verspricht, die sich im Nanometer-Maßstab abspielen.

Geringe Anpassungen der bislang gängigen Technologie eröffnen demnach ein weites Feld völlig neuer Anwendungen.

„Quantum spectroscopy with Schrödinger cat states“ – unter diesem Titel veröffentlichen die Wissenschaftler um Professor Dr. Mackillo Kira und Professor Dr. Stephan W. Koch von der Philipps-Universität sowie Steve Cundiff von der University of Colorado ihre Ergebnisse vorab in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Physics“, die am kommenden Sonntag, den 18. September 2011 erscheint.

„Wir haben einen echten Durchbruch erzielt“, konstatiert Mackillo Kira, einer der Autoren: „Unser komplett neuer Theorierahmen erweitert die Laserspektroskopie durch Quantenaspekte.“ Laserspektroskopie ist eine überaus genaue Methode, um den Zustand materieller Systeme zu analysieren und kontrolliert zu handhaben; sie findet bereits heute zahlreiche Anwendungen in Physik, Chemie, Meteorologie und den Lebenswissenschaften. So beruhen beispielsweise die universellen Standardmaße für Zeit und Raum auf hochpräziser Laserspektroskopie.

Indes findet hierbei die Ausnutzung von quantenoptischen Charakteristika des Lichts bislang eine enge Grenze, die durch die Komplexität der betrachteten Objekte gezogen wird; die experimentelle Forschung beschränkt sich daher im Wesentlichen auf vergleichsweise einfache Systeme, zum Beispiel einzelne Atome.

Der Ansatz von Kira und seinen Kollegen soll es nunmehr ermöglichen, quantenoptische Untersuchungen auch an Vielteilchen-Systemen durchzuführen, etwa an Halbleitern und Molekülen. „Die quantenoptischen Prozesse in solchen Systemen sind abhängig vom jeweiligen Systemzustand und den Wechselwirkungen, die dabei vorkommen“, erklären die Autoren.

Die Physiker analysieren in ihrem Aufsatz experimentelle Ergebnisse der Laserspektroskopie und kombinieren die Daten mit einem neuartigen Theorierahmen. Wie die Verfasser ausführen, projiziert das von ihnen vorgeschlagene Schema eine große Zahl klassischer Messungen auf das Verhalten eines mathematisch präzise definierten Quantenlasers. „Wir demonstrieren, dass die Ergebnisse klassischer Anregungsexperimente bereits alle Informationen enthalten, um auch die quantenoptischen Zustände des Systems zu charakterisieren“, erläutert Kira. „Unsere Ausarbeitung zeigt, wie sich diese verborgenen Informationen extrahieren lassen.“

Auch wenn die vorgelegte Analyse sich auf Halbleiter fokussiert, seien die künftigen Anwendungen keineswegs darauf beschränkt – „im Prinzip kann mit unserer Methode jedes Vielteilchen-Objekt untersucht werden“, sagt Kira voraus. Dabei könne man auf die experimentellen Vorgehensweisen zurückgreifen, die in der hochpräzisen Laserspektroskopie seit Langem etabliert sind.

„Wir glauben, dass unser Ansatz die Laserspektroskopie revolutionieren wird“, beteuert der Marburger Physiker. Die bisherige Aufnahme im Kollegenkreis scheint diese Einschätzung zu bestätigen: „Wir haben so enthusiastische Reaktionen erfahren wie nie zuvor!“

Originalveröffentlichung: Mackillo Kira & al.: Quantum spectroscopy with Schrödinger cat states, Nature Physics (2011)

Vorab-Online-Publikation: DOI: 10.1038/nphys2091

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Mackillo Kira,
Fachgebiet Theoretische Halbleiterphysik
Tel.: 06421 28-24222
E-Mail: mackillo.kira@physik.uni-marburg.de

Johannes Scholten | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala
20.04.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Licht macht Ionen Beine
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics