Ein Desktop-3D-Drucker genügt: TU Wien manipuliert Terahertz-Strahl mit einfacher Kunststoffblende aus dem 3D-Drucker

 11. Juli 2018  Remziye Korner  

Forscher der TU Wien stellten mit dem 3D-Drucker eine Kunststoffblende her, um die Möglichkeiten aufzuzeigen, wie man damit Tetraherzstrahlen manipulieren kann. Ein wichtiger Bestandteil der Manipulation: die Phasenverschiebung. Wir stellen die Forschungsarbeit der Forscher aus Österreich einmal genauer vor.

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Die Terahertzstrahlung kommt heutzutage an vielen Orten zum Einsatz, egal ob nun bei der Sicherheitskontrolle am Flughafen oder bei der Materialanalyse im Labor. Die Wellenlänge liegt im Millimeterbereich, was bedeutet, dass sie größer ist als bei sichtbarem Licht. Um den Strahl zu manipulieren, benötigt man spezielle Methoden. An der TU Wien ist es nun gelungen, die Strahlen mit Hilfe einer genau berechneten Plastikblende aus dem 3D-Drucker beliebig zu formen.

„Terahertz-Strahlung ist für einfaches Plastik durchsichtig, wie auch Glas für sichtbares Licht“, erklärt Prof. Andrei Pimenov vom Institut für Festkörperphysik der TU Wien. „Bewegen sich die Terahertz-Wellen durch Kunststoff, werden sie abgebremst. Die einzelnen Wellenbereiche werden so ein wenig verschoben – das nennt man eine Phasenverschiebung.“

Mit der Phasenverschiebung lässt sich der Strahl formen. An den dickeren Stellen der Linse verbringt der Lichtstrahl mehr Zeit, als ein paralleler an einer anderen Stelle. Die Form des Strahles ändert sich. Ein breiter Lichtstrahl kann so auf einen einzelnen Punkt fokussiert werden. Das Team an der TU Wien teilt in einer Presseaussendung mit, dass es aber noch größere Ziele hat. Es will beliebige Strahlen in eine beliebige Form bringen.

Die 3D-gedruckte Kunststoffblende

Bringt man eine angepasste Kunststoffblende mit nur wenigen Zentimetern Durchmesser und einer Dicke, die zwischen 0 und 4 Millimetern liegt in den Strahl, dann gelingt das Vorhaben. Die Dicke muss exakt angepasst werden, mit unterschiedlichen Bereichen. Nur so kann der Strahl am Ende das gewünschte Bild ergeben. Das dafür nötige Muster berechnet man mit einer speziellen Methode. Dann wird die passende Blende gedruckt.

„Das Verfahren ist erstaunlich einfach“, sagt Andrei Pimenov. „Man braucht nicht einmal einen 3D-Drucker mit besonders hoher Auflösung. Es genügt, wenn die Präzision der Struktur deutlich besser ist als die Wellenlänge der verwendeten Strahlung – das ist bei Terahertzstrahlung mit 2mm Wellenlänge kein Problem.“

Das Team von Andrei Pimenov stellte unterschiedliche Blenden her. So konnten sie die Möglichkeiten der Methode aufzeigen. Mit einer Linse formten sie einen breiten Strahl in der Form des Logos der TU Wien. Damit wollen sie die unendlichen geometrischen Grenzen aufzeigen. Die Methode sei laut Pimenov leicht anwendbar und lässt sich in vielen Bereichen einsetzen. Wenn Sie sich für wissenschaftliche Forschungen aus dem Bereich des 3D-Drucks, wie zum Beispiel der 3D-Druck von Gold-Nanostrukturen der TU Wien, über die wir im November 2016 berichtet haben, dann abonnieren Sie hier unseren Newsletter. Wir halten Sie stets auf dem Laufenden.

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