MIT-Forscher bremsen Lichtwellen
"Metamaterial" könnte Energieausbeute deutlich steigern
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Metamaterial: Keilstruktur bremst Lichtwellen (Foto: MIT) |
Cambridge (pte001/23.03.2012/06:00) Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu arbeiten an der Verlangsamung von Lichtwellen. Dies soll es ermöglichen, die reisenden Photonen besser einzufangen. Auf Basis von "Metamaterialien" könnten in Zukunft deutlich effizientere Solarzellen entwickelt werden. Erste Tests sind bereits geglückt.
Auf 3.000 km/s entschleunigt
Zur Erreichung des Ziels, der Entschleunigung des Lichts, kommt Nanotechnologie zum Einsatz. Das Team entwirft neue Stoffe auf Atomebene, um die Reisegeschwindigkeit von rund 300.000 Kilometern pro Sekunde zu drosseln. Mit verlangsamtem Licht möchten sie neue Verwendungsmöglichkeiten für die Photonenstrahlen schaffen.
Der aktuellste Ansatz ist ein Material mit winzigen, keilförmigen 3D-Strukturen an der Oberfläche, das Licht in breitem Spektrum und weitem Einfallswinkel absorbieren als auch emittieren kann. Nach Angaben von Nicholas Fang, Leiter des zuständigen Forschungsteams, ist es bereits erfolgreich gelungen, das Licht um den Faktor 100 zu verlangsamen.
Herstellung mit Standard-Equipment möglich
Das entworfene Metamaterial ließe sich für spezifische Zwecke anpassen, um etwa bestimmte Frequenzen bis in den Mikrowellen- und Terahertz-Bereich einzufangen. "Wir können die Interaktion des Materials mit Infrarotlicht bei gewünschten Wellenlängen selektiv verändern. Die Keile sammeln Photonen in unterschiedlichen Tiefen, ähnlich wie unser Hörsinn Audiofrequenzen unterscheiden kann", so Fang. Die Wissenschaftler betonen jedoch, dass hierfür noch weitere Forschungsbemühungen vonnöten sind.
Da die Herstellung dieser Stoffe auch mit heutiger Standardmaschinerie der Photovoltaikindustrie möglich ist, könnten die Erkenntnisse zukünftig schnell und unkompliziert implementiert werden. Am MIT hält man auf diesem Wege eine deutliche Steigerung der Effizienz von Solarzellen für realistisch.
Die Erkenntnisse werden in der kommenden Ausgabe des Journal "Nano Letters" publiziert. Ebenfalls am Projekt beteiligt sind die Universitäten von Illinois, Zhejiang und Taiyuan. Forschungsgelder kommen sowohl von der chinesischen als auch von der US-Regierung.
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