Vorstoß in den extremen UV-Bereich
ERC Starting Grant für Birgitta Schultze-Bernhardt von der TU Graz.
Die Wechselwirkung ultravioletter Strahlung mit Materie ist von großer Bedeutung, da beispielsweise die UV-Strahlung der Sonne chemische Reaktionen in atmosphärischen Spurengasen auslöst. Bislang gibt es aber keinen Laser, der direkt in diesem Bereich emittiert und so Forschungsarbeiten im ultravioletten Spektralbereich einfach möglich macht. „Um von UV-Licht ausgelöste Prozesse möglichst präzise untersuchen zu können, müssen wir uns derzeit mit Tricks behelfen, die leider sehr ineffizient sind“, erklärt Birgitta Schultze-Bernhardt von der TU Graz.
Die Forscherin wandelt Licht eines Infrarot-Lasers in UV-Licht um. Dann werden zwei dieser energiereichen Lichtquellen in Form von Frequenzkämmen durch eine Materialprobe geschickt. Ein Frequenzkamm ist ein sehr stabiler Kurzpulslaser, der viele Millionen Pulse pro Sekunde aussendet. Im Inneren des Materials werden die Frequenzen unterschiedlich stark absorbiert. Der Einsatz zweier Frequenzkämme erlaubt es schließlich, die hohen optischen Frequenzen sehr genau mit einer herkömmlichen Photodiode zu messen. Damit sind Einblicke in die chemischen Komponenten sowie in die optischen Eigenschaften von Materialien möglich.
Für dieses Konzept wurde Schultze-Bernhardt jüngst bereits mit dem START-Preis des Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung ausgezeichnet. Leider geht bei dem Umwandlungsprozess aber sehr viel Leistung verloren. „Damit beim Konvertieren von infrarotem in ultraviolettes Licht noch genug übrig bleibt, muss man mit sehr viel Leistung starten“, so Schultze-Bernhardt. „Mit der derzeitigen Lasertechnologie sind nur Messungen im nahen UV-Spektralbereich möglich.“
Ein mit 2,2 Millionen Euro dotierte ERC Starting Grant des European Research Councils macht es der Forscherin nun möglich, auch in den höherenergetischen extremen UV-Bereich vorzudringen. Mit den Mitteln kann Schultze-Bernhardt zum einen eine eigene Forschungsgruppe am Institut für Materialphysik aufbauen, darüber hinaus aber auch besonders leistungsstarke Laserquellen und teure Hochleistungsverstärker an die TU Graz holen. „Damit können wir zukünftig spektrale Auflösungen erreichen, die mit derzeitigen Spektrometern gar nie möglich wären und unsere Methode in UV-Bereiche übertragen, die technisch bislang nicht zufriedenstellend erforscht werden konnten.“
Wenngleich es sich derzeit noch um Grundlagenforschung handelt, denkt Schultze-Bernhardt ihre Arbeit schon weiter: „Ein Einsatzgebiet ist die Atmosphärenforschung. Vielleicht können wir das Labor irgendwann verlassen und die Messungen ins Feld verlagern. Kolleginnen und Kollegen von uns arbeiten bereits daran, die Technik portabel zu machen.“ Auch die Zusammenarbeit mit anderen Instituten der TU Graz, wie beispielsweise mit dem Institut für elektrische Messtechnik und Sensorik ist in Planung. Zusammen mit Institutsleiter Alexander Bergmann möchte Schultze-Bernhardt zum Beispiel das Entstehen von Aerosolen in atmosphärischen Spurengasen genauer untersuchen.
TU Graz / RK
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