Navigation

Ultraschnelle Nano-Optik - ein Feld der Zukunft

Ein Gespräch mit Prof. Dr. Christoph Lienau, Direktor des IfP

Was ist ultraschnelle Nano-Optik?

Mit nano-optischen Verfahren können wir Dinge sichtbar machen, die so klein sind, dass sie mit herkömmlichen optischen Mikroskopen nicht zu sehen sind. Wir haben dazu in den letzten Jahren spezielle, hoch auflösende Mikroskope entwickelt, mit denen wir Einblick in Strukturen gewinnen, deren Größe nur etwa ein Zehntausendstel eines menschlichen Haares ausmacht. Interessant sind solche „Nanostrukturen“ z. B. in Lasern, Solarzellen oder Computern. In solchen Nanostrukturen bewegen sich Elektronen sehr, sehr schnell und diese Bewegung bestimmt oft die Funktion der Nanostruktur. An dieser Stelle kommen die ultraschnellen Lichtimpulse ins Spiel. Ultraschnell bedeutet: ihre Dauer entspricht nur etwa dem Milliardsten Teil eines normalen Kamerablitzes. Solch eine kurze Dauer der Lichtimpulse ist nötig, um scharfe Aufnahmen dieser sich extrem schnell bewegenden Elektronen machen zu können. Diese Bilder geben uns Aufschluss über Eigenschaften und Struktur von neuen Materialen.
Bild

Womit befasst sich Ihre Arbeitsgruppe?
Wir sind dabei, neue nano-optische Meßverfahren zu entwickeln und zu nutzen, um die optischen Eigenschaften von Nanostrukturen besser zu verstehen. Dabei arbeiten wir zum einen mit Lasern, mit denen wir ultrakurze Lichtimpulse erzeugen, und zum anderen mit ganz neuen optischen Mikroskopen, die extrem hohe räumliche Auflösung liefern. Viele von den Meßmethoden, die wir benutzen, schaffen wir selbst. Daher kommt es auch schon mal vor, dass wir die von uns konstruierten Mikroskope an befreundete Forschergruppen in der ganzen Welt verkaufen. Der überwiegende Teil unserer Arbeit ist sehr stark grundlagenorientiert. Wir erforschen zum Beispiel neue metallische Nanomaterialien oder auch organische und anorganische Halbleitermaterialien. Ziel ist es dabei immer, die Funktion dieser Materialien besser zu verstehen und zu optimieren.

 

Ab wann kann ein interessierter Student in die Arbeitsgruppe einsteigen?
Studentinnen und Studenten haben ab dem dritten Semester die Möglichkeit, bei uns im Labor mitzuarbeiten. In überschaubaren Projekten können sie kleinere Experimente selbst durchführen. Damit können sie das, was sie im Hörsaal an grundlegender – manchmal vielleicht etwas trockener - Physik gelernt haben, in praktische Physik umsetzen.

Was muss jemand mitbringen, um in Ihrem Bereich erfolgreich studieren zu können?
Begeisterungsfähigkeit, das ist das Wichtigste. Denn hier muss sich ein Wissenschaftler in sehr abstrakte Themen tief hineindenken können und das geht nicht, ohne dass es einen interessiert. Das Interesse sollte verknüpft sein mit viel Spaß an moderner Technik, aber auch etwas Spaß an Mathe.

Wie sieht die Betreuung in der Arbeitsgruppe aus?
Eine optimale Betreuung ist bei uns ganz wichtig, weil die Techniken und die Messverfahren, mit denen wir arbeiten, relativ kompliziert und sehr teuer sind. Deshalb ist es wichtig, die Leute gut in den Umgang mit der Technik einzuarbeiten, bevor sie anfangen, selbstständig zu arbeiten. Auch danach stehen die erfahreneren Postdocs und Doktoranden den „Neuen“ mit Rat und Tat zur Seite.

Was sind mögliche Berufsfelder?
Die Bereiche, für die man sich bei uns qualifizieren kann, sind sehr vielfältig: Große Unternehmen wie Siemens, Carl Zeiss, Osram oder Infineon haben Absolventen von uns eingestellt. Dort nutzen sie die besondere Ausbildung in optischen Verfahren, aber auch das Wissen über neue Materialien, zum Beispiel über Halbleiter- Nanostrukturen. Solche Materialien finden sich in Lampen, LEDs, Halbleiter- Lasern oder auch in der Biosensorik. Das Wissen, das sie sich bei uns in der Grundlagenforschung angeeignet haben, nutzen sie in der Industrie, um solche Materialien zu verbessern oder auch um neue Materialien zu entwickeln. Andere ehemalige Mitarbeiter sind in der Wissenschaft geblieben und sind inzwischen selber Professoren, unter anderem in Frankreich oder Italien.

BildWie sehen Sie die Zukunft der optischen und speziell der Nanotechnologie?
Die Entwicklung in diesem Bereich ist derartig rasant, dass sich das im Moment nur schwer genau vorhersagen lässt. In den letzten Jahren haben sich viele Verfahren aus diesem Bereich von einem Laborversuch zu einem Standard in der kommerziellen Anwendung entwickelt. Das gilt für Raster-Kraft-Mikroskope genauso wie für Laser Operationen in der Augenheilkunde oder für Laser in Zahnarztpraxen. Ein sehr viel versprechender zukünftiger Anwendungsbereich, mit dem wir uns in Oldenburg besonders beschäftigen, ist der Einsatz organischer Bauelemente bei Photovoltaik Anlagen. Diese gibt es zwar schon, aber sie sind noch nicht sehr effizient. Die heute verbreiteten Photovoltaik- Zellen bestehen hauptsächlich aus anorganischen Halbleitern. Mit unserer Arbeit können wir dazu beitragen, dass sichtbar wird, welche Prozesse in Molekülen ablaufen, wenn Lichtenergie in Strom umgewandelt wird. Dadurch lässt sich dann möglicherweise besser verstehen, was zu tun ist, um diese Prozesse zu optimieren.

Was macht für Sie Ihre persönliche Begeisterung für Physik aus?
Für mich ist es eine Art Lego-Basteln für Fortgeschrittene. Ich habe das Studium zunächst oftmals als nicht sehr begeisternd und ab und an etwas trocken empfunden. Das änderte sich dann, als mich ein Professor in Göttingen fragte, ob ich nicht bei ihm meine Diplomarbeit schreiben will. Damals bin ich erstmals in einen großen dunklen Raum gekommen mit vielen bunten Laserblitzen und viel Hochtechnologie. Damit arbeiten und neue Dinge erforschen zu dürfen, das hat mich sehr begeistert und bis heute geprägt.

Kontakt: Christoph Lienau 

Verantwortlich für diese Seite: Melanie Pust

Webmyveasterzc (webservi1bk7ce.pnlddhysixuftmk@uk1i7ol.dvi2+e) (Stand: 07.11.2019)