Saser: Nanometer-Schallwellen

Forschern der Universität von Nottingham (UK) ist es in Zusammenarbeit mit ukrainischen Kollegen gelungen, eine Art akustischen Laser zu entwickeln: Saser bedeutet dabei zurecht Sound amplification of stimulated emission of radiation.

Der Saser ist aus einer sehr klein ausgeführten Schichtstruktur (englisch superlattice), bestehend aus 50 extrem dünnen Lagen der beiden abwechselnd geschichteten Materialien Galliumarsenid und Aluminiumarsenid, aufgebaut. Jede Schicht ist nur einige Atomlagen dick. Die Energiezufuhr geschieht über Laserlicht geeigneter Wellenlänge, mit der die Schichtstruktur bestrahlt wird. Als Folge gerät die Schichtstruktur in Resonanz und emittiert ultrahochfrequenten Schall, der wie Laserlicht aus kohärenten Wellenzügen besteht.

Der Saser ist die erste technische Möglichkeit überhaupt, mit der man gezielt Schall im Terahertzbereich erzeugen kann. Interessant ist besonders, dass die Wellenlänge dieser Schallwellen im Nanometerbereich liegt und dass man mit der Schichtstruktur nicht nur Schall erzeugen und hierüber Nanostrukturen beeinflussen kann, sondern dass sich die Struktur auch als Schallaufnehmer eignet. Diese Eigenschaften erschließen ein großes potentielles Anwendungsfeld. Man könnte damit zum Beispiel Sonogramme von technischen Strukturen im Nanometerbereich erzeugen und so Defekte in Halbleiterstrukturen darstellen. Durch die hohe Intensität des erzeugten Schalls ist es auch denkbar, damit direkt elektrische Eigenschaften von Nanostrukturen zu manipulieren. Auch als ultraschneller Taktgeber für zukünftige ultraschnelle Computer-Chips wäre diese Technik geeignet.

Die Forschergruppe in Nottingham hat zusammen mit Borys Glavin vom Lashkarev Institute für Halbleiterphysik der Ukraine eine Forschungsförderung des Engineering and Physical Sciences Research Council über insgesamt 636.000 Euro für die weitere Entwicklung der Saser-Technologie erhalten.