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News: Die kleinste Harfe der Welt

Wissenschaftler haben eine mikroskopisch kleine Harfe aus Silicium geschnitzt. Zum Schluchzen rührende Töne sollte man von ihr jedoch nicht erwarten, denn dieses ausgeklügelte Gerät, das etwa die Größe eines Blutkörperchens hat, demonstriert vielmehr die Physik der kleinsten je hergestellten vibrierenden Stäbe.
Aus der winzigkleinen Welt der mikro-elektronisch-mechanischen Systeme (MEMS) könnten die High-Tech-Werkzeuge der Zukunft entstammen. Kompliziert geformte Hebel, Werkzeuge und andere MEMS-Komponenten versprechen neue Möglichkeiten, Atomkräften zu spüren, winzige Ströme zu leiten und Informationen zu speichern. Die Forscher der Cornell University in Ithaca (New York), die gegenwärtig versuchen, den Anwendungsbereich der MEMS zu erweitern, stellten ihr neuestes Werk auf dem Treffen der American Physical Society vor. Sie stellen Strukturen aus Silicium her, die nur so groß wie eine Zelle sind. Nachdem die Wissenschaftler mittels Elektronenstrahlen das gewünschte Muster geätzt hatten, entfernen Chemikalien das darunter liegende Material. Zurück blieben schwebende Drähte, die frei vibrieren können.

Die neueste MEMS-Errungenschaft ähnelt einer achtsaitigen Harfe. Jeder Draht ist nur 150 Siliciumatome dick, die Länge schwankt zwischen einem und bis zu acht Mikrometern. Die Wissenschaftler schicken einen kleinen Strom durch die Siliciumbasis, der die Stäbe erzittern läßt. Dann verrät reflektiertes Laserlicht die Vibrationsfrequenzen, die zwischen 15 und 380 Millionen Schwingungen pro Sekunde variieren. Damit erreichen die Forscher den bisher höchste Ton, den eine von Menschen erschaffene Struktur je hervorgebracht hat. Er liegt annähernd 17 Oktaven höher als ein Klavier spielen kann. Nach nur 1000 bis 2000 Pulsen verstummen die Stäbe jedoch auf mysteriöse Weise. "Die Vibrationen ebben viel schneller ab, als man es erwarten würde", bemerkt Dustin Carr. Studien über die Bewegungen der Drähte bei niedrigen Temperaturen könnten vielleicht quantenmechanische Effekte aufzeigen, die die Arbeit der ultrakleinen MEMS-Geräte beherrschen.

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