Direkte Kopplung zweier nahe beieinanderstehender Sensoren im Nanobereich
Der Nachbar schwingt mit
Sie sehen aus wie Zahnstocher, nur dass sie winzig klein sind: 10.000-mal kürzer und 1.000-mal dünner. Im Arbeitsbereich der Physikerin Prof. Dr. Eva Weig ist es an der Universität Konstanz gelungen, Nanosäulen so nah aneinander zu bauen, dass sie durch die Verspannung im Boden gekoppelt werden können und miteinander schwingen. Aufgrund dieser Technik sind ganze Felder solcher Resonatoren denkbar, die wiederum als Sensoren oder Taktgeber eingesetzt werden und in der Quantentechnologie Anwendung finden könnten. Die Beschreibung der Experimente ist im Open Access-Journal Nature Communications nachzulesen.
Verspannungsfeld zweier schwingender Nanosäulen zur Vermittlung einer mechanischen Kopplung zwischen den Nanosäulen.
AG Weig
Die Kopplung von nanomechanischen Resonatoren ist derzeit ein vielbeforschtes Gebiet, da diese in mancher Hinsicht im Kollektiv besser schwingen als allein. Im Gegensatz zu Konstruktionen, bei denen die Kopplung erst durch angelegte Felder aufgebaut werden muss, reicht es beim Resonatoren-Modell der Konstanzer Arbeitsgruppe für Nanomechanische Systeme, dass die Nanosäulen selbst gewisse Bedingungen erfüllen. Die wichtigste Bedingung ist, dass sie nahe genug nebeneinander auf dem Boden verankert sind. Wird eine Nanosäule in Schwingung versetzt, verspannt sich am Boden die Umgebung. Die Verspannung hat eine gewisse Reichweite, so dass die benachbarte Säule sie „spürt“ und sich mit bewegt. „Die Kopplung ist sogar ziemlich stark, wenn man die Säulen nah genug aneinanderstellt“, sagt Eva Weig.
Vorteil: Große Säulenfelder sind leichter möglich
„Unser System hat den Vorteil, dass damit leicht große Felder mit vielen Säulen gebaut werden können“, sagt Doktorandin und Mitautorin Juliane Doster. Da die Schwingungsamplituden der Säulen so groß sind, dass sie sogar im Mikroskop sichtbar sind, wäre es möglich, direkt zu beobachten, was in solch einem Säulenfeld passiert. Die Arbeitsgruppe hat für ihre Nanosäulen den Halbleiter Galliumarsenid verwendet. Denkbar sind eigentlich alle Halbleiter. „Man muss nur wissen, wie man die Säulen aus dem Material herausätzen kann“, sagt Juliane Doster.
Perspektive: Gekoppelte Säulenfelder
In die Resonatorenfelder könnten obendrein zusätzliche Funktionen eingebaut werden. „Auch wenn unsere Säulen bislang noch nicht funktionalisiert sind, eröffnen unsere Ergebnisse die Perspektive, zukünftig ganze Netzwerke von solchen funktionalisierten Nanosäulen zu realisieren“, so Eva Weig. Zum Beispiel könnten damit mehrere Einzelphotonenquellen miteinander synchronisiert werden, was Anwendungen in der Quantentechnologie eröffnet. Eine weitere mögliche Anwendung käme sogar ohne Funktionalisierung aus: Gekoppelte Säulenfelder könnten möglicherweise auch dazu genutzt werden, akustische Signale verlustfrei in einer Art „Einbahnstraße für Schallwellen“ zu leiten.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
VEGAPULS | VEGABAR | VEGASWING von VEGA Grieshaber
Füllstände cybersicher überwachen - so geht’s
Erfahren Sie mehr über den einzigartigen Sensor für flüssige und feste Medien
SprayMaster inspex von LaVision
Qualitätsprüfung für Ihren Sprühprozess durch digitale Spray- und Partikelanalyse
Verlässlich, automatisiert, digital – Die Geometrie-Messung Ihres Sprühverfahrens in Echtzeit
FireSting-PRO von PyroScience
Neues faseroptisches Messgerät: Präzise Messungen selbst in kleinsten Volumen
Messen Sie pH, Sauerstoff und Temperatur sogar unter sterilen Bedingungen
VIONIC powered by INTELLO von Metrohm
Der neue Potentiostat ideal für Batterie-, Brennstoffzellen- und Elektrolyseapplikationen
VIONIC powered by INTELLO
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten
Themenwelt Sensortechnik
Die Sensortechnik hat die chemische Industrie revolutioniert, indem sie präzise, zeitnahe und zuverlässige Datenbereitstellung in einer Vielzahl von Prozessen ermöglicht. Vom Überwachen kritischer Parameter in Produktionslinien bis hin zur Früherkennung potenzieller Störungen oder Gefahren – Sensoren sind die stillen Wächter, die Qualität, Effizienz und Sicherheit gewährleisten.
Themenwelt Sensortechnik
Die Sensortechnik hat die chemische Industrie revolutioniert, indem sie präzise, zeitnahe und zuverlässige Datenbereitstellung in einer Vielzahl von Prozessen ermöglicht. Vom Überwachen kritischer Parameter in Produktionslinien bis hin zur Früherkennung potenzieller Störungen oder Gefahren – Sensoren sind die stillen Wächter, die Qualität, Effizienz und Sicherheit gewährleisten.
Themenwelt Chromatographie
Mit Hilfe der Chromatographie können wir komplexe Substanzen trennen, identifizieren und so verstehen. Ob in der Lebensmittelindustrie, der pharmazeutischen Forschung oder der Umweltanalytik – Chromatographie eröffnet uns eine Schatzkammer an Informationen über die Zusammensetzung und Qualität unserer Proben. Entdecken Sie die faszinierende Welt der Chromatographie!
Themenwelt Chromatographie
Mit Hilfe der Chromatographie können wir komplexe Substanzen trennen, identifizieren und so verstehen. Ob in der Lebensmittelindustrie, der pharmazeutischen Forschung oder der Umweltanalytik – Chromatographie eröffnet uns eine Schatzkammer an Informationen über die Zusammensetzung und Qualität unserer Proben. Entdecken Sie die faszinierende Welt der Chromatographie!
