Licht auf der Kreisbahn

Wenn Forscher Licht zwingen, im Kreis zu laufen, hat das einen guten Grund: mit dieser Methode lässt sich hochpräzise auf Millionstel Millimeter genau messen. Selbst minimale Veränderungen von vier Nanometern lassen sich exakt erfassen, wie Untersuchungen der Arbeitsgruppe von Axel Lorke von der Uni Duisburg-Essen zeigen.

Abb.: Darstellung der verschiedenen Lichtwege in den Kugeln. (Bild: U. Duisburg-Essen)

Das Team hat die Eigenschaften leuchtender Mikrokugeln untersucht. Das Phänomen wurde zuerst in der Akustik entdeckt: Im 19. Jahrhundert stellte man fest, dass Flüstertöne in der Kathedralkuppel von St. Paul’s in London entlang der gesamten Rundgalerie zu hören sind – selbst auf der anderen, 34 Meter entfernten Seite. Besondere Schallwellen, „whispering gallery waves“, bewegen sich ausschließlich an der Wand entlang. Dieser Effekt lässt sich auch mit Licht beobachten.

Ausgangspunkt der Untersuchung waren nahezu perfekt runde Mikrokugeln der Uni Tsukuba in Japan, mit der die Nanoforscher der Uni Duisburg-Essen seit 2011 eng zusammenarbeiten. Die japanischen Wissenschaftler verwendeten für diese Kugeln erstmals ein selbst leuchtendes Polymer, das das Licht im Kugelinneren einschließt und auf eine Kreisbahn zwingt. Daniel Braam von der Uni Duisburg-Essen zerlegte dieses Licht in sein Spektrum und leitete daraus konkrete Hinweise auf Formveränderungen der winzigen Kugeln ab.

Kommen sie beispielsweise mit Sauerstoff in Kontakt, gleichen sie in ihrer Form einem amerikanischen Football. Das spezifische Spektrum ist so aussagekräftig, dass sich darüber Abweichungen von bis zu vier Nanometern erkennen lassen.

UDE / RK