Zentrifugale Photovoltaik

Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben eine neue Methode konzipiert, um elektrische Ladung mit Licht kontrolliert anzutreiben. So genannte optische Wirbel, die aus Lichtstrahlen bestehen, fungieren dabei ähnlich wie ein Wasserrad und befördern Ladungs­träger von einem Reservoir in die gewünschten elektrischen Leiter­bahnen.

Optische Wirbel gelten als eine der interessantesten Neu­entwicklungen in der Optik, die für viele Anwendungen in Frage kommen, etwa in der Kommunikations­technologie zur Übertragung von Daten. In diesen optischen Wirbeln pflanzen sich die Wellen gedreht – ähnlich wie bei einem Korken­zieher – fort. Die Anzahl der Windungen pro Wellengang ist einstellbar und legt fest, wie viel Drehmoment eine Ladung durch die Wechsel­wirkung mit dem Lichtwirbel erfährt. Wie bei einem Wasser­rad nehmen die Ladungs­träger den Drehsinn des Wirbels auf und können somit gerichtet bewegt werden. Dieses neuartige Prinzip der Strom­erzeugung ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt, sondern ein generelles Phänomen und eröffnet somit neue Wege in der Opto­elektronik.

Auf Basis dieses elektronischen Wasserrad-Effekts, der von den MLU-Forschern am Institut für Physik entdeckt wurde, lassen sich elektro­optische Bau­elemente realisieren. Im Rahmen seiner Doktorarbeit, die in eine neue Publikation mündete, konnte Jonas Wätzel zeigen, wie sich Leiterbahnen an ring­förmige Elektronen­reservoirs koppeln und mit optischen Wirbeln antreiben lassen. Dabei wird die Ladung an die Ring­wände geschleudert, dringt in die Leiterbahnen, vorzugsweise in die Richtung des Drehsinns, ein, so dass ein gerichteter Strom in die Leiter­bahnen gepumpt wird. Der Effekt lässt sich durch Erhöhung der Windungs­zahl der Lichtwirbel noch verstärken.

MLU / DE