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Quantentechnik: Dauer-Maser durch Diamant

Die Mikrowellenvariante des Lasers ließ sich bisher nur mit ­hohem Aufwand handhaben. Viele Maser brauchten extrem ­niedrige Temperaturen oder lieferten nur kurze Strahlungspulse. Nun betreiben Wissenschaftler ein Exemplar auf Basis eines milli­metergroßen Kristalls kontinuierlich und bei Raumtemperatur.
Dauer-Maser

Im Labor gelang die erste so genannte stimulierte Emission von Mikrowellen sogar noch vor der ersten von Licht. Allerdings hat der "Maser" (kurz für "micro­wave amplification by stimulated emission of radiation", auf Deutsch Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Emission) seinen Startvorsprung in der Praxis schnell verloren. Aus dem Alltag kennen wir stattdessen seinen kleinen, kurzwelligeren Bruder, den Laser. Dieser eroberte mit etlichen Anwendungen die Grundlagenforschung, Materialbearbeitung und Elektronik. Heute prägen in jedem Haushalt miniaturisierte und günstige Laser von DVD-Laufwerken bis zu Katzenspielzeugen die Freizeitgestaltung, während der ältere Bruder nur in technischen Nischen zu finden ist. Komplex konstruierte und entsprechend teure Maser beispielsweise geben in hochgenauen Uhren den Takt an oder verstärken in Radioteleskopen schwache kosmische Signale.

Ein Grund für die unterschiedliche Entwicklung: Forscher konnten die klobigen Maser nicht von einigen harschen, aber notwendigen Betriebsbedingungen befreien. Dazu gehören etwa Vakuum oder extreme Kälte. Nun hat eine Arbeitsgruppe um den Materialwissenschaftler Jonathan Breeze vom Imperial College London einen Maser vorgestellt, der ohne derlei aufwändige Maßnahmen bei Raumtemperatur kontinuierlich arbeitet …

Juli 2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Juli 2018

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  • Quellen

Breeze, J. D. et al: Continuous-Wave Room-Temperature Diamond Maser. In:Nature 555, S. 493–496, 2018

Jin, L. et al.: Proposal for a Room-Temperature Diamond Maser. In:Nature Communications 6, 8251, 2015

Oxborrow, M. et al.: Room-Temperature Solid-State Maser. In:Nature 488, S. 353–356, 2012