Solitonen sind Wellen, die sich ausbreiten, ohne ihre Form zu ändern. Nun haben Forscher erstmals solche Solitonen in einem Kristall zu erzeugen, die dort für winzige „Erdbeben“ sorgen. Das neue Verfahren besitzt nach Ansicht der Wissenschaftler großes Potenzial für Anwendungen in der Informationstechnologie: So kann beispielsweise die Farbe der Lichtemission aus einer Leuchtdiode oder einem Laser auf ultrakurzen Zeitskalen geändert werden.
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In der Natur sind Solitonen ein weit verbreitetes Phänomen. Ein bekanntes Beispiel ist der Tsunami – eine Flutwelle, die durch ein Erdbeben im Meer ausgelöst wird – der Weihnachten 2004 die verheerende Naturkatastrophe im südostasiatischen Raum ausgelöst hat.
Solitonen können jedoch auch sinnvoll eingesetzt werden, ohne jegliche Zerstörung zu verursachen, wie etwa zur Informationsübertragung mit solitonischen Lichtpulsen in Glasfasern. Nun ist es einem Forscherteam um Professor Manfred Bayer vom Fachbereich Physik der Universität Dortmund in Zusammenarbeit mit Kollegen aus St. Petersburg und Utrecht gelungen, in einem Kristall solitonische Schallwellen zu erzeugen.
An jeder Stelle, auf die diese Schallwelle trifft, wird zerstörungsfrei ein „Nano-Erdbeben“ ausgelöst. Das Beben dauert weniger als eine billionstel Sekunde und ist lokalisiert auf einen Bereich von weniger als einem milliardenstel Meter Ausdehnung.
Viele Anwendungsmöglichkeiten
Über die Auswirkungen eines Nanobebens berichten die Dortmunder Physiker in der neuen Ausgabe der international führenden Fachzeitschrift Physical Review Letters. Mit der Technik lassen sich völlig neuartige Untersuchungen durchführen.
So können aufgrund der extremen Bedingungen, unter denen das Phänomen abläuft, eine Vielzahl quantenphysikalischer Fragestellungen künftig erstmalig untersucht werden.
(idw – Universität Dortmund, 06.08.2007 – DLO)
