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Forschung & Entwicklung Lichtringe spüren Nanopartikel auf

Mikroresonatoren wurden so beeinflusst, dass sie extrem kleine Teilchen, etwa aus gefährlichen oder medizinisch relevanten Stoffen, erkennen können.

Sensoren, mit denen sich die Wissenschaftler um Prof. Jan Wiersig vom Lehrstuhl für Theoretische Physik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg beschäftigen, sind mit dem bloßen Auge kaum sichtbar, wie ein Schwimmreifen geformt und in der Lage, Licht in ihrem Inneren einzuschließen. Das gespeicherte Licht wird mittels feinster Nadeln, sogenannter Nanonadeln, in der Frequenz verändert und in einen Zustand versetzt, bei dem das Licht hochsensibel auf äußere Einflüsse reagiert.

Wissenschaftler sprechen hier vom „exzeptionellen Punkt“. Kommen nun kleinste Teilchen, etwa Wirkstoffe eines Medikamentes, in die Nähe des Sensors, verändert sich die Farbe des eingeschlossenen Lichts. Diese Veränderungen sind für das menschliche Auge nicht sichtbar, mit einem Spektrometer aber präzise zu bestimmen.

Den Forschern ist es erstmals gelungen, das relativ abstrakte mathematische Konzept ‚exzeptioneller Punkt’ zur Verbesserung von Sensoren zu verwenden. Die Oberflächen dieser extrem sensiblen Sensoren könnten künftig sehr verlässlich und präzise auch winzige Mengen von Fremdstoffen in Flüssigkeiten oder Gasen erkennen.

Originalveröffentlichung:

[W. Chen, Ş. K. Özdemir, G. Zhao, J. Wiersig, L. Yang, Exceptional points enhance sensing in an optical microcavity, Nature 548 (2017), DOI: 10.1038/nature23281]

www.uni-magdeburg.de

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