Gefangen im Hologramm

Britische Physiker haben eine auf einem Hologramm beruhende optische Falle entwickelt, mit der sich nur wenige Mikrometer kleine Wassertropfen einfangen und im Raum festhalten lassen. Einmal festgesetzt, können die Tropfen dann auf ihre chemische Zusammensetzung und ihre physikalischen Eigenschaften hin untersucht werden. Die Hologrammfalle könnte so etwa zur Untersuchung von Aerosolen in der Erdatmosphäre eingesetzt werden.

Mithilfe von Laserstrahlen durch Interferenzeffekte erzeugte Hologramme – dreidimensionale Lichtgebilde, die wie von Geisterhand im Raum zu schweben scheinen –, sind zumeist nur aus der Unterhaltungsindustrie bekannt. David McGloin von der St. Andrews University und seine Gruppe benutzten dieses Verfahren nun jedoch, um ein dreidimensionales Gitter aus optischen Fallen im Raum zu erzeugen. Jeder einzelne Gitterpunkt bestand dabei aus konzentrierten elektromagnetischen Feldern, die isolierende Partikel aus der Umgebungsluft aufgrund von Polarisationseffekten ansaugten.

In ihrer Pilotstudie gelang es den Forschern, durch einen feinen Zerstäuber erzeugte Wassertröpfchen mit Durchmessern von nur etwa vier Mikrometern in mehreren dieser Fallen einzufangen. Mit dieser Methode im Raum festgehakte Tropfen könnten sich dann beispielsweise mit Laserstrahlen auf ihre chemische Zusammensetzung hin untersuchen lassen.

Das zur Erzeugung des Hologramms eingesetzte Verfahren gestattete es zudem, dass einzelne Fallen mit einer Genauigkeit von 230 Nanometern im Raum bewegt werden konnten. Somit ließen sich zum Beispiel zwei eingefangene Wassertropfen aufeinanderzubewegen, bis sie miteinander verschmolzen. Auf diese Weise könnte auch die Dynamik dieses Vorgangs auf elegante und einfache Art untersucht werden, so McGloin.