Physiker „designen“ elektromagnetische Wellen

Innsbrucker Forscher haben einen relativ einfachen Aufbau entworfen, mit dem sich elektromagnetische Wellen theoretisch gezielt „designen“ lassen. Dazu braucht es eine Spule und einen Zylinder, an dessen Wänden die Wellen reflektiert werden.

Um mit elektromagnetischen Wellen wie Mikrowellen, Wärme- oder Röntgenstrahlung oder Licht technische Anwendungen zu realisieren, müssen diese oftmals gezielt beeinflusst werden. Zu den zahlreichen bisher gängigen Beeinflussungsmethoden hat das Team rund um den Physiker Oriol Romero-Isart vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und dem Institut für Theoretische Physik der Universität Innsbruck nun in einer theoretischen Arbeit einen neuen Ansatz hinzugefügt.

Dabei handelt es sich um „einen simplen Aufbau“, sagte Jordi Prat-Camps vom IQOQI zur APA. Der springende Punkt in dem Konzept ist die Quelle des elektromagnetischen Feldes. Als solche fungiert eine Spule in einem Zylinder, an die elektrischer Strom angelegt wird, was dazu führt, dass Wellen erzeugt werden, die sich normalerweise in alle Richtungen ausbreiten. In dem Zylinder, dessen Innenseite aus einem Material besteht, das die Wellen vollständig reflektiert, werden diese allerdings geleitet.

Einfacher Ansatz

„Das Neue an unserem Ansatz ist, dass wenn man die Spule mit einem ganz bestimmten elektrischen Signal anregt und das Signal sehr gezielt verändert, ein neuer, überraschender Effekt sehr stark fokussierter elektromagnetischer Pulse auftritt“, so Prat-Camps. Diese Pulse lassen sich nach einem bestimmten Schema beliebig bündeln und in ihrer zeitlichen Abfolge einstellen.

Darstellung des Aufbaus zur Erzeugung der Wellen
IQOQI Innsbruck
Darstellung des Aufbaus

Das Verlockende an dem Ansatz ist laut Prat-Camps seine Einfachheit. Die Theoretiker hoffen nun, mit ihrer Arbeit die Fantasie ihrer experimentell arbeitenden Kollegen anzuregen. Auch wenn die Idee auf den ersten Blick simpel erscheint, stecke der Teufel im Detail: „Es braucht sehr feine und präzise Physik, um die Quelle so einzustellen, damit der Effekt auftritt.“ Gelingt das, stecke viel Potenzial in dem Aufbau, zeigte sich der Forscher überzeugt.

Geeignet für Sensoren

In der Mikroskopie würden momentan nämlich Spezialmaterialien eingesetzt, um Licht möglichst stark zu fokussieren. Prat-Camps: „Da wir hier keine solchen seltsamen Materialien verwenden, denken wir, dass es sich bei unserem Ansatz um eine einfachere Alternative für den Bereich handeln könnte.“

Da das System so empfindlich auf Veränderungen reagiert, könnte es auch selbst als eine Art Sensor eingesetzt werden. Etwa indem man ein Gas oder irgendein anderes Material in den Wellenleiter einbringt, das den sensiblen Bündelungs-Effekt in bestimmter Art und Weise stört. Aus der Veränderung ließen sich dann Rückschlüsse über die Beschaffenheit des Störfaktors ziehen.

science.ORF.at/APA

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