Helmholtz-Preis für Hanieh Fattahi
Auszeichnung der Kategorie Präzisionsmessungen in der angewandten Messtechnik für die Femtosekunden-Feldoskopie.
Der Helmholtz-Preis 2026 für außergewöhnliche Leistungen auf dem Gebiet der Präzisionsmessungen geht unter anderem an Hanieh Fattahi und ihre Forschungsgruppe am MPI für die Physik des Lichts. Die Auszeichnung würdigt ihren Beitrag bei der Entwicklung der Femtosekunden-Feldoskopie, einer Messtechnik für die hochpräzise Untersuchung optischer elektrischer Felder unter Umgebungsbedingungen.
Um den Mikro- und Nanokosmos in der belebten und unbelebten Natur zu erforschen, bedarf es besonderer Techniken in der Mikroskopie und Spektroskopie. Die von Hanieh Fattahi und ihrer unabhängigen Forschungsgruppe entwickelte Femtosekunden-Feldoskopie stellt dafür eine neue Messtechnik dar. Diese Methode, die mit ultrakurzen Laserpulsen arbeitet, öffnet ein neues Beobachtungsfenster in die Welt im Kleinen. Dort laufen Prozesse, etwa die Wechselwirkungen von Licht mit Materie, sehr schnell ab, also auf Zeitskalen im Bereich von Femto- oder Attosekunden. Die Femtosekunden-Feldoskopie ermöglicht es, die Eigenschaften des elektrischen Felds optischer Strahlung unter Umgebungsbedingungen auszulesen statt nur im Vakuum, sodass auch biologische Proben untersucht werden können.
„Feldoskopie ermöglicht einen hochempfindlichen Zugang zum elektrischen Feld von Licht im nahen Infrarot bis zum sichtbaren Bereich in der Umgebungsluft. Diese Fähigkeit erlaubt es uns, Licht-Materie-Wechselwirkungen auf der Ebene des oszillierenden elektrischen Feldes selbst zu untersuchen und bietet damit eine neue Perspektive auf optische Messungen“, erklärt Fattahi. „Wir haben gezeigt, wie diese Technik die aus Licht-Materie-Wechselwirkungen gewonnenen Informationen erweitern und gleichzeitig eine markierungsfreie Bildgebung mit Superauflösung und hoher Detektionsempfindlichkeit ermöglicht.“
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Die Charakteristika dieser Methode: eine Erfassungsbandbreite im Petahertz-Bereich, eine zeitliche Auflösung im Attosekundenbereich, eine Empfindlichkeit bis hinunter zu Femtojoule-Energien, eine Erfassungsdynamikbereich von über 100 dB und eine räumliche Auflösung unterhalb der Beugungsgrenze des Lichts. Damit vereint diese Methode wichtige Eigenschaften und stellt ein breit einsetzbares Werkzeug für die Spektroskopie, die Bildgebung und für grundlegende Untersuchungen der Licht-Materie-Wechselwirkung dar.
Direkte Anwendung findet diese neue Messtechnik etwa bei der Untersuchung von Licht-Molekül-Wechselwirkungen in Flüssigkeiten, bei der Messung atmosphärischer Gase, bei Zelluntersuchungen oder bei der Super-Resolution-Mikroskopie ohne Markierung, also ohne die Verwendung von Farbstoffen oder Markern.
In der Kategorie Präzisionsmessung in der Grundlagenforschung geht der Helmholtz-Preis an Forschende der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt und der Universität Würzburg für einen experimentellen „Universalitätstest“ zum Quantenanomalen Hall-Effekt. In beiden Kategorien ist er mit 20.000 Euro dotiert. Die Preisverleihung findet am 25. August 2026 im Rahmen einer wissenschaftlichen Konferenz am Institut Berlin der PTB statt. [MPL / dre]
