Mit kurzen Wellen durch das Wasserfenster

Die optische Kohärenztomografie ist In der Augen­heil­kunde seit langem ein Klassiker, lässt sich doch durch sie ein­fach und sicher die Netz­haut durch­dringen und drei­dimen­sional dar­stellen. Was beim Auge funk­tio­niert, wollen Forscher der Uni Jena auch für andere Anwen­dungs­ge­biete in der Mikro­skopie weiter­ent­wickeln. Gemein­sam mit Kollegen aus Polen starten sie dafür ein Forschungs­projekt, das von der Deutschen Forschungs­gemein­schaft und dem National Science Center in Polen in den kommen­den drei Jahren mit knapp einer halben Million Euro gefördert wird.

„Dank einer in Jena entwickelten Methode können wir die optische Kohärenz­tomo­grafie mit extrem ultra­vio­letter, breit­ban­diger Strah­lung bereits im Labor durch­führen und sind so unab­hängig von Groß­ge­räten, wie etwa Teil­chen­beschleu­nigern“, erklärt Christian Rödel, der das Projekt gemein­sam mit Slawomir Skrus­zewicz koordi­niert. „Damit gelingt es uns beispiels­weise, Halb­leiter zu durch­leuchten, Material­über­gänge genauer zu unter­suchen und Nano­struk­turen auf­zu­lösen.“ Bisher seien die Forscher dabei aller­dings auf Silizium­chips beschränkt. Um die Methode auch für andere Materi­alien nutz­bar zu machen, benötigen die Wissen­schaftler noch kurz­welli­geres Licht, das näher am Röntgen­bereich liegt. „Strah­lungs­quellen, die das ermög­lichen, wollen wir mit den polnischen Kollegen nun ent­wickeln, denn sie sind aus­ge­wiesene Experten auf dem Gebiet“, sagt Skrus­zewicz.

Elementarer Bestandteil sei dabei ein Target, ein Festkörper oder Gas, auf das ein Laser­strahl trifft und ihn in kurz­wellige XUV-Strahlung um­wan­delt. „Das Licht beschleu­nigt die Elek­tronen im Gas und diese emit­tieren dann die von uns benö­tigte Strah­lung“, erklärt Skrus­zewicz. „Im Ideal­fall erhalten wir dabei eine breit­bandige Linien­strah­lung, die sehr aussage­kräftige Spektren produ­ziert.“ Erste Erfolge konnten die polnischen Physiker bereits mit Xenon verbuchen. Das Edelgas wurde dabei gekühlt und das Licht durch die dabei ent­stan­denen Tropfen gelenkt. In weiteren Ver­suchen wollen die Forscher den Laser etwa durch einen Strahl flüs­sigen Xenons lenken und so even­tuell die gewünschte Strah­lung erhalten.

Mit den zu entwickelnden Lichtquellen wollen die Wissen­schaftler der Uni Jena auch kurz­wellige Strah­lung erzeugen, die im Bereich des Wasser­fensters liegt. Dieser Spektral­bereich garan­tiert eine relativ hohe Ein­dring­tiefe in Wasser bei stärkerer Absorp­tion bei Elementen wie etwa Kohlen- und Sauer­stoff. „Das würde uns die Abbil­dung bio­lo­gischer Proben erlauben – die optische Kohärenz­tomo­grafie könnte somit auch in den Lebens­wissen­schaften zum Einsatz kommen“, fasst Rödel ein wichtiges Ziel des Projekts zusammen.

FSU / RK