Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wirbel aus Licht treiben Elektronen an

23.02.2016

Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben eine neue Methode konzipiert, um elektrische Ladung mit Licht kontrolliert anzutreiben. So genannte optische Wirbel, die aus Lichtstrahlen bestehen, fungieren dabei ähnlich wie ein Wasserrad und befördern Ladungsträger von einem Reservoir in die gewünschten elektrischen Leiterbahnen. Die Ergebnisse wurden soeben im Fachjournal "Scientific Reports" der Nature Publishing Group veröffentlicht.

Optische Wirbel gelten als eine der interessantesten Neuentwicklungen in der Optik, die für viele Anwendungen in Frage kommen, etwa in der Kommunikationstechnologie zur Übertragung von Daten.


Wirken wie ein Korkenzieher: Wirbel aus Licht

Uni Halle / Jamal Berakdar

In diesen optischen Wirbeln pflanzen sich die Wellen gedreht - ähnlich dem Prinzip eines Korkenziehers - fort. Die Anzahl der Windungen pro Wellengang ist einstellbar und legt fest, wie viel Drehmoment eine Ladung durch die Wechselwirkung mit dem Lichtwirbel erfährt.

Wie bei einem Wasserrad nehmen die Ladungsträger den Drehsinn des Wirbels auf und können somit gerichtet bewegt werden. Dieses neuartige Prinzip der Stromerzeugung ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt, sondern ein generelles Phänomen und eröffnet somit neue Wege in der Optoelektronik.

Auf Basis dieses elektronischen Wasserradeffekts, der von den MLU-Forschern am Institut für Physik entdeckt wurde, lassen sich elektrooptische Bauelemente realisieren.

Im Rahmen seiner Doktorarbeit, die in die Publikation in "Scientific Reports" mündete, konnte Jonas Wätzel zeigen, wie Leiterbahnen an ringförmige Elektronenreservoirs gekoppelt und mit optischen Wirbeln angetrieben werden können.

Dabei wird die Ladung an die Ringwände geschleudert, dringt in die Leiterbahnen, vorzugsweise in die Richtung des Drehsinns, ein, so dass ein gerichteter Strom in die Leiterbahnen gepumpt wird. Der Effekt lässt sich durch Erhöhung der Windungszahl der Lichtwirbel noch verstärken.

Angaben zur Publikation:
Jonas Wätzel and Jamal Berakdar: Centrifugal photovoltaic and photogalvanic effects driven by structured light. Sci. Rep. 6, 21475; DOI: 10.1038/srep21475 (2016).
Abzurufen unter: http://www.nature.com/articles/srep21475

Manuela Bank-Zillmann | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-halle.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten
15.10.2019 | Technische Universität Wien

nachricht Immer im richtigen Takt: Ultrakurze Lichtblitze unter optischer Kontrolle
15.10.2019 | Universität Bayreuth

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 gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Im Focus: Shaping nanoparticles for improved quantum information technology

Particles that are mere nanometers in size are at the forefront of scientific research today. They come in many different shapes: rods, spheres, cubes, vesicles, S-shaped worms and even donut-like rings. What makes them worthy of scientific study is that, being so tiny, they exhibit quantum mechanical properties not possible with larger objects.

Researchers at the Center for Nanoscale Materials (CNM), a U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility located at DOE's Argonne National...

Im Focus: Neuer Werkstoff für den Bootsbau

Um die Entwicklung eines Leichtbaukonzepts für Sportboote und Yachten geht es in einem Forschungsprojekt der Technischen Hochschule Mittelhessen. Prof. Dr. Stephan Marzi vom Gießener Institut für Mechanik und Materialforschung arbeitet dabei mit dem Bootsbauer Krake Catamarane aus dem thüringischen Apolda zusammen. Internationale Kooperationspartner sind Prof. Anders Biel von der schwedischen Universität Karlstad und die Firma Lamera aus Göteborg. Den Projektbeitrag der THM fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand mit 190.000 Euro.

Im modernen Bootsbau verwenden die Hersteller als Grundmaterial vorwiegend Duroplasten wie zum Beispiel glasfaserverstärkten Kunststoff. Das Material ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

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

Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

15.10.2019 | Physik Astronomie

Immer im richtigen Takt: Ultrakurze Lichtblitze unter optischer Kontrolle

15.10.2019 | Physik Astronomie

„Tanzmuster“ von Skyrmionen vermessen

15.10.2019 | Physik Astronomie

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