Erleichtert Analyse

Neuer Laser soll künftig Giftgas und Schadstoffe orten

(Bild: ETH Zürich/Andreas Hugi)

Quantenphysiker der ETH Zürich haben spezielle Eigenschaften eines Lasers entdeckt. Dank diesen könnten in Zukunft tragbare Geräte gebaut werden, um Gase und Flüssigkeiten präzise und zuverlässig zu analysieren und so etwa Giftgas und Schadstoffe ganz ohne Laboruntersuchung entdeckten zu können.

Das Team um Andreas Hugi untersuchte einen sieben Millimeter kleinen Laser, der Licht im mittleren Infrarotbereich produziert, also jene Frequenzen, die Gase und Flüssigkeiten absorbieren. Spezielle Analysegeräte, sogenannte Spektrometer, können aus dem übrig bleibenden Farbspektrum auf die Stoffe schließen. Sie sind derzeit aber zu groß für tragbare Geräte.

Die Forscher haben nun entdeckt, dass dieser Laser einen sogenannten Frequenzkamm besitzt, wie sie am Donnerstag im Fachblatt "Nature" berichten. Dabei stehen die Frequenzen von Hunderten ähnlichen Farben in regelmäßigem Abstand zueinander. "Man kann sich das wie die Zentimetermarkierungen auf einem Maßstab vorstellen", erklärt Hugi auf der Onlineplattform "ETH Life".

Neue Messgeräte liefern Analyse in Sekunden
Diese natürliche Messskala könnte es in Zukunft erlauben, mit solchen Lasern kleine und zugleich genaue Spektrometer zu bauen. Mit diesen tragbaren Geräten könne man zum Beispiel in Sekunden Verunreinigungen im Wasser oder kleinste Spuren von Giftgas entdecken. Bis es soweit ist, sei weitere Entwicklungsarbeit nötig, schreibt die ETH. Der untersuchte Laser verfüge etwa nur in einem Teil seines Farbspektrums über die Eigenschaften eines Frequenzkamms. Daher müsse der Laser so weit verbessert werden, dass dieses Spektrum für eine Weiterentwicklung vergrößert werden könne.

Heutige Spektrometer sind so groß, weil sie mit einer relativ schwachen Glühbirne funktionieren, deren Licht durch zahlreiche Spiegel verstärkt wird. Daher sind der Miniaturisierung mit dieser Technik laut Hugi enge Grenzen gesetzt. Nicht so mit dem nun untersuchten Laser, der elektronisch gesteuert wird und nicht von einer optischen Messanordnung abhängig ist.