Mikroresonatoren als Detektive
Am exzeptionellen Punkt reagiert Licht hochsensibel auf äußere Einflüsse.
Sensoren, die kleinste Nanopartikel in ihrer Umgebung wahrnehmen können, haben Forscher der Uni Magdeburg entwickelt. Die Wissenschaftler um Jan Wiersig haben gemeinsam mit Kollegen aus den USA Mikroresonatoren so beeinflusst, dass sie extrem kleine Teilchen – etwa aus gefährlichen oder medizinisch relevanten Stoffen – erkennen können.
Abb.: Mikroresonatoren (Ringe) zum Aufspüren kleinster Teilchen (durchsichtige Kugeln), Nanonadeln (blaue Kugeln) installieren exzeptionellen Punkt, Pfeile geben die Richtung an, in der Licht gestreut wird. (Bild: W. Chen & L. Yang, Washington U.)
Sensoren spielen eine große Rolle in unserem Alltag, etwa als Bewegungsmelder oder Temperatursensoren. Die Sensoren, mit denen sich die Wissenschaftler um Wiersig beschäftigen, sind mit dem bloßen Auge kaum sichtbar, wie ein Schwimmreifen geformt und in der Lage, Licht in ihrem Inneren einzuschließen. Das gespeicherte Licht wird mittels Nanonadeln von den Forschern in der Frequenz verändert und in einen Zustand – den exzeptionellen Punkt - versetzt, bei dem das Licht hochsensibel auf äußere Einflüsse reagiert. Kommen nun kleinste Teilchen, etwa Wirkstoffe eines Medikamentes, in die Nähe des Sensors, verändert sich die Farbe des eingeschlossenen Lichts. Diese Veränderungen sind für das menschliche Auge nicht sichtbar, mit einem Spektrometer aber präzise zu bestimmen.
„Wir freuen uns, dass es uns erstmals gelungen ist, das relativ abstrakte mathematische Konzept des exzeptionellen Punkts zur Verbesserung von Sensoren zu verwenden“, so Wiersig. „Die Oberflächen dieser extrem sensiblen Sensoren könnten künftig sehr verlässlich und präzise auch winzige Mengen von Fremdstoffen in Flüssigkeiten oder Gasen erkennen.“
OVGU / RK
