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Gollner im Labor am Institut für Photonik © TU Wien
Gollner im Labor am Institut für Photonik © TU Wien

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Neue Quelle für Terahertz-Strahlung bricht Rekorde

20.01.2020

Eine neue Quelle von Terahertz-Strahlung haben Wissenschafter der Technischen Universität (TU) Wien entwickelt. Sie liefert ein breites Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen aus dem gesamten Terahertzbereich, wodurch extrem intensive kurze Strahlungspulse entstehen. Zudem ist die Herstellungsmethode sehr effizient, berichten die Forscher im Fachjournal "Nature Communications".

Terahertz-Strahlung ist zwischen der Infrarot- und der Mikrowellenstrahlung angesiedelt und hat nützliche Eigenschaften. "Sie kann viele Materialien problemlos durchdringen, ist aber im Gegensatz zur Röntgenstrahlung unbedenklich, weil es sich nicht um ionisierende Strahlung handelt", so Claudia Gollner vom Institut für Photonik der TU Wien in einer Aussendung.

Sie wird daher etwa bei Sicherheits-Checks am Flughafen, für medizinische Untersuchungen oder Qualitätskontrollen in der Industrie eingesetzt. Allerdings ist Strahlung in diesem Wellenlängenbereich schwer zu erzeugen.

Asymmetrische Form reißt Elektronen aus Luftmolekülen

Basis der neuen Terahertz-Strahlungsquelle ist ein eigens entwickeltes Infrarot-Lasersystem, mit dem Infrarot-Strahlen unterschiedlicher Frequenz erzeugt werden. Überlagert man diese Frequenzen, "entsteht eine Welle, deren elektrisches Feld eine ganz bestimmte asymmetrische Form aufweist" und intensiv genug ist, um Elektronen aus den Luftmolekülen herauszureißen, so Gollner. Die Elektronen werden dann so beschleunigt, dass dabei die gewünschte Terahertz-Strahlung entsteht.

Die Methode ist nach Angaben der Wissenschafter sehr effizient: 2,3 Prozent der zugeführten Energie wird in Terahertz-Strahlung umgewandelt - um Größenordnungen mehr als mit anderen Methoden. Das führt zu außergewöhnlich hohen Energien der Strahlung.

Zudem wird ein sehr breites Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen aus dem Terahertz-Bereich erzeugt, wodurch extrem intensive kurze Strahlungspulse entstehen. "Damit steht nun erstmals eine Terahertz-Quelle für extrem hohe Strahlungsintensitäten zur Verfügung", sagte Andrius Baltuska von der TU Wien.

Service: https://doi.org/10.1038/s41467-019-14206-x

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