Einem Wissenschaftlerteam aus München ist es gelungen, einen Atomlaser auf einem fingernagelgroßen Mikrochip zu integrieren. In ihrem Experiment versetzten sie dazu Tausende von Atomen in denselben Quantenzustand. Die den Atomen zugeordneten Materiewellen konnten dann analog zu Laserstrahlen über die Oberfläche des Mikrochips bewegt werden. Darüber berichten die Forscher im Fachblatt Nature. Derartige Atomlaserstrahlen könnten in zukünftigen optoelektronischen Schaltkreisen eingesetzt werden.
Die Wissenschaftler um Wolfgang Hänsel vom Max Planck Institut für Quantenoptik und von der Universität München erzeugten in ihrem Experiment ein so genanntes Bose-Einstein Kondensat aus mehreren Tausend Atomen. Diese Atome befinden sich alle im selben Energiezustand und sind daher durch eine einzige Wellenfunktion mathematisch beschreibbar. Ein Strahl derartiger Atome ist damit mit einem Laserstrahl in der Optik vergleichbar und kann auf verschiedene Weise manipuliert und in Anwendungen eingesetzt werden.
Während bisher zur Erzeugung von Bose-Einstein Kondensaten umfangreiche Vakuumtechnologie und Elektromagneten zum Einschluss der Atome eingesetzt werden mussten, erzeugte das Team aus München das Kondensat auf einem Mikrochip. Dieser Chip ist mit Mikrometer großen Goldleitern bespannt, über denen das Kondensat schwebt. Eine Kontrolle des Stromflusses durch diese Goldleiter ermöglicht zudem den Transport des Kondensates über die Oberfläche des Mikrochips auf einem “magnetischen Fließband”.
Dieses Experiment könnte den Startschuss zu einer Fülle von Anwendungen von Bose-Einstein Kondensaten in der Mikroelektronik liefern. Eine erste Anwendung wird bereits in München entwickelt – ein hochempfindlicher Magnetfeldsensor.
Für die Realisierung eines Bose-Einstein-Kondensats haben der Deutsche Wolfgang Ketterle und die Amerikaner Eric A. Cornell und Carl E. Wieman den Physik-Nobelpreis 2001 erhalten.
Stefan Maier
