TU Wien feiert Durchbruch in Laserforschung

„Derartige Röntgenstrahlung ermöglicht höchst präzise Spektroskopie, die man etwa für die Erforschung von Materialien, für die Weiterentwicklung von Elektronik oder zur Analyse von Biomolekülen einsetzen kann“, sagt Audrius Pugzlys vom Institut für Photonik der TU Wien. Bisher konnte derart intensive Röntgenstrahlung nur in riesigen Forschungsreinrichtungen mit teuren Teilchenbeschleunigern (Synchrotron) erzeugt werden. Die Röntgen-Lichtquelle der TU soll hingegen auf einen herkömmlichen Labortisch passen.

Hochenergetische Röntgenstrahlung
„Ein Synchrotron liefert noch immer viel mehr Photonen pro Sekunde als unser Strahl, aber es gibt viele Anwendungen, für die man auch unsere Technologie einsetzen kann“, ist Pugzlys zuversichtlich. Der Bereich der extrem hochenergetischen harten Röntgenstrahlung kann noch nicht erreicht werden, doch die Photonen des Röntgenstrahles haben eine höhere Energie als in jedem anderen lichtbetriebenen Gerät. Derzeit arbeitet das Team daran, die Laserpulse in kürzeren Zeitabständen feuern zu können, dadurch ließe sich die mittlere Strahlintensität noch deutlich erhöhen.

Laserstrahlung zeichnet sich dadurch aus, dass viele Photonen einer Lichtwelle gemeinsam im Takt schwingen – Wellenberg auf Wellenberg und Wellental auf Wellental – man spricht von „kohärenter Strahlung“. Das kohärente Licht, das nun in den Labors der Arbeitsgruppe von Professor Andrius Baltuska (Institut für Photonik, TU Wien) erzeugt wurde, hat ganz besondere Eigenschaften: Es setzt sich aus Photonen unterschiedlicher Energie zusammen – bis hin zu Röntgenstrahlung mit sehr kurzer Wellenlänge und hoher Energie.

5000 Photonen kombiniert
Die Idee, mehrere Photonen in ein Photon mit höherer Energie umzuwandeln, ist nicht neu: Bereits 1961 gelang es, aus zwei Photonen eines rot strahlenden Rubinlasers ein einzelnes blaues Photon zu erzeugen. Das nun in Wien durchgeführte Experiment allerdings kombiniert über 5000 Photonen niederer Energie zu einem extrem hochenergetischen Röntgen-Photon. Beteiligt an diesem spektakulären Experiment waren Forschungsgruppen der TU Wien, der University of Colorado, der Cornell University (beide USA) und der Universidad de Salamanca (Spanien).