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Spitzenforschung

In Essen steht der schnellste Laser der Welt

22.11.2015 | 16:59 Uhr
In Essen steht der schnellste Laser der Welt
Im Kasten rechts wird der Laserstrahl per Spiegelrad „verteilt“, der diagonale Spiegel (Mitte) lenkt ihn auf das „Werkstück“ darunter.Foto: Kai Kitschenberg

Essen.   Spitzenforschung macht’s möglich: In Essen arbeitet der schnellste Laser der Welt, entwickelt von Forschern der Universität Duisburg-Essen.

„Stellen Sie sich einen wilden Hengst vor, das stärkste und schnellste Pferd der Erde“, sagt Professor Stephan Barcikowski. Dazu braucht man freilich etwas Fantasie, denn der Chemiker steht in seinem Labor auf dem Essener Uni-Campus vor einem Kasten mit Stromanschluss und gelbem Gefahr-Aufkleber auf der Rückseite. Das ist also der schnellste Laser der Welt! Er erinnert eher an einen CD-Player von der Größe eines Küchentischs, aber lassen wir uns mal auf das Bild ein: „Die Kunst liegt darin, dieses Pferd zu bändigen.“

Der 45-jährige Barcikowski und sein Team am Cenide-Institut (Center for Nanointegration) haben es geschafft, die Kraft dieses Gigawatt-Lasers zu nutzen, um Goldbarren, Silber und andere Metalle zu pulverisieren, so dass nur noch Nanopartikel überbleiben. Aber das hört sich zu sehr nach roher Gewalt an. Tatsächlich muss jedes einzelne Teilchen, mit acht Nanometern tausendmal kleiner als ein Staubkorn, einzeln aus dem Metall geschossen werden. Über vierzig Millionen Schüsse pro Sekunde gibt die Lichtkanone ab. Und jeder Schuss muss präzise neben dem vorhergehenden sitzen, so dass die Salve mit 1800 Stundenkilometern über das Metall streicht!

Nano-Teilchen sind so klein und rein, dass sie besondere Eigenschaften besitzen. Mit ihnen werden Herzschrittmacher und Prothesen beschichtet, damit der Körper sie nicht abstößt. Mit winzigsten Kapseln aus Nanoteilchen wollen Mediziner Wirkstoffe in Tumore einschleusen. Und Platin etwa ermöglicht die chemischen Reaktionen in Autokatalysatoren – wenn man nun das Platin in Nanoform einsetzt, spart man extrem viel des teuren Materials ein.

Das Problem ist nur: Die herkömmliche Herstellung per Chemie ist so teuer, dass zum Beispiel ein Gramm Nano-Goldstaub das Hundertfache des Nuggets kostet. Und Hilfschemikalien verunreinigen immer das Produkt. Mit der Technik der Uni Duisburg-Essen könnte sich das ändern. Bei einem Gramm pro Stunde wäre sie wohl wirtschaftlich. Diese Überlegung stand am Anfang der Entwicklung vor eineinhalb Jahren. Heute schafft Barcikowskis Laser drei Gramm, zehn sind denkbar. Deutlich günstigere Nanopartikel könnten anderen Techniken zum Durchbruch verhelfen, etwa der Brennstoffzelle.

Und wofür der Aufwand?

Barcikowski schmeißt die Maschine an. Der Laserstrahl ist in der Lage, eine Uni-Wand zu durchschlagen, drum befinden wir uns in einem Sicherheitsraum mit doppelten, innen verspiegelten Wänden. Wir haben Strahlenbrillen an, zu hören ist ein mächtiges Summen. Der Strahl selbst ist unsichtbar, er verlässt den Kasten und trifft auf die Apparatur, die ihn „bändigt“: ein mit Spiegeln bestücktes Rad, das sich extrem präzise und schnell dreht und die Salven steuert. Wir sehen die feine Linie, die der Laser über ein Goldstück zieht, das unter fließendem Wasser liegt. Ein Strich aus feinsten Plasmawölkchen, kalten Explosionen.

„Wie cool!“ Barcikowski freut sich wie ein Junge, dem es gelungen ist, ein Laserschwert zu bauen.

Der Nanostaub fließt mit dem Wasser in ein Gefäß. Die Flüssigkeit ist das Produkt; vermarktet wird es wohl bald von Particular, einer Firma bei Hannover, die Barcikowski mitgegründet hat – einer von nur drei Anbietern dieser Technik. Der „Laser des Midas“, der den Wert eines jeden Materials vervielfacht, das er „berührt“ – Gold in Nanoform ist das Hundertfache wert –, soll in Essen allen Forschern offen stehen.

Thomas Mader

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11312013
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2015-11-22 16:59
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