In der Welt des Kleinsten folgt die Physik anderen Regeln, hier herrschen die Gesetze der Quentenmechanik. Wie sich das auf die Art der Wärmeausbreitung auswirkt, haben jetzt Oldenbuger Physiker untersucht. Sie stellen erstmals genaue Mesungen der so genannten „Nahfeld-Strahlung“ vor.
Dass jedes Material Wärmestrahlung aussendet, die von seiner Temperatur abhängt, ist gängiges Schulwissen. Weit weniger bekannt ist die Tatsache, dass ein Teil dieser Strahlung sich nicht im freien Raum ausbreiten kann, sondern in so genannten „evaneszenten Wellen“ im Abstand von weit weniger als einem Millionstel Meter von der Oberfläche des Materials gefangen bleibt.
Genau diese Nahfeld-Wärmestrahlung hat es den Wissenschaftlern am Institut für Physik der Universität Oldenburg angetan: In ihrem Beitrag für die „Physical Review Letters“ stellen sie exakte Messungen der Nahfeld-Strahlung vor. Die Ergebnisse machen deutlich, dass die Mechanismen, die der Nahfeld-Wärmestrahlung zugrunde liegen, theoretisch bislang nur unzureichend erfasst sind.
Die Oldenburger Physiker gehen davon aus, dass die Natur des Materials, also seine chemische Zusammensetzung und seine Oberflächenbeschaffenheit, die Nahfeld-Wärmestrahlung in systematischer Weise beeinflusst. Gelänge es, diese Beeinflussung genau zu verstehen, dann könnte die Nahfeld-Strahlung wesentliche Eigenschaften des aussendenden Materials verraten.
Bis dahin sind allerdings noch weitere Hürden zu überwinden: Die Experimentalphysiker müssen neuartige Sensoren für die Präzisionsmessungen im extremen Nahfeldbereich entwickeln, und die Theoretiker müssen das komplizierte Wechselspiel zwischen thermischen Fluktuationen und der Erzeugung der Strahlung im Material verstehen.
Die jetzt vorgelegten ersten Ergebnisse der Oldenburger Kooperation lassen die Fachwelt aufhorchen: Die in Oldenburg vorangetriebene Entwicklung der „Raster-Wärmemikroskopie“ könnte, so Achim Kittel von der Arbeitsgruppe Energie und Halbleiterforschung, der Materialforschung ein neues, flexibles Werkzeug liefern.
(Universität Oldenburg, 30.11.2005 – NPO)
