Im Gegensatz zu dieser technologischen Hürde steht die Vielzahl der Anwendungsmöglichkeiten: Terahertz-Strahlung macht viele optisch dichte Materialien transparent. Mit ihrer Hilfe lässt sich beispielsweise durch Kleidung schauen, um nach Waffen oder Sprengstoff zu suchen, sie lässt sich zur Qualitätskontrolle von Produktionsprozessen einsetzten oder auch zur drahtlosen Datenübertragung, die um ein Vielfaches schneller wäre, als bei herkömmlichen W-LAN-Technologien.

Die Terahertz-Strahlung wird mithilfe eines Quanten-Kaskaden-Lasers erzeugt. © Universität Siegen / Markus Döring

„Das Potential der THz-Strahlung ist inzwischen in der Fachwelt aber auch in der Industrie erkannt worden. In Siegen haben wir bereits vor einigen Jahren mit der Erforschung dieses äußerst spannenden Wellenbereichs begonnen. Mittlerweile konkurrieren wir allerdings mit Universitäten aus aller Welt im Wettlauf um die Konstruktion eines möglichst effizienten THz-Systems“, erläutert Haring Bolívar. Und fügt augenzwinkernd hinzu, dass der Frühstart immer noch einen komfortablen Vorsprung sichere.

Großes Potential birgt die THz-Strahlung eben auch für die Medizin; insbesondere für die Analyse von Erbmaterial. Denn bei der THz-Strahlung handelt es sich aufgrund der geringen Energie von THz-Photonen – präziser: der geringen Energie der kleinen Energiepäckchen, die diese Strahlung tragen – um so genannte „nicht-ionisierende“-Strahlung. Was im Klartext bedeutet, dass zwischen dem exponierten Objekt und der Strahlung keinerlei Substanz verändernde Wechselwirkung stattfindet.

Im Gegensatz zur Röntgenstrahlung löst die THz-Strahlung demnach keine Umbildungen – keine „Mutationen“ – des Erbguts aus; THz-Strahlung ist gesundheitlich unbedenklich. Nur unter der Voraussetzung, dass sich das untersuchte Material bei der Beobachtung nicht verändert, wird es überhaupt erst möglich die winzigen, einige hundert Mikrometer kurzen Wellen für die Analyse von organischem Material zu nutzen.

THz-Strahlen bieten sich aber noch aus einem weiteren Grund für biomedizinische Analysen an: Kein anderer Frequenzbereich ruft bei Bio-Moleküle eine ähnlich starke Resonanz hervor; kein anderer Bereich des elektromagnetischen Spektrums liefert diese Schwingungsmoden, die für eine direkte („resonante“) biomolekulare Identifizierung verwertbar sind. Wie ein Blatt im Wind wiegen sich die DNS-Polymere im THz-Photonenstrom. „In Abhängigkeit von der Struktur und der Zusammensetzung des jeweiligen Biomoleküls entstehen unter dem Einfluss der THz-Strahlen spezifische Wellenmuster, die eine gut messbare Grundlage für weitergehende Materialanalysen bilden“, so Haring Bolívar.