Lichtbögen Materie, überraschende Wissenschaftler

Laut einer neuen Studie, in der sich Nanopartikel-Bänder als Reaktion auf Licht verdrehen, kann Licht die Materie verdrehen.

Wissenschaftler wussten, dass Materie Licht verbiegen kann - Prismen und Gläser beweisen dies leicht genug. Aber das umgekehrte Phänomen wurde bis vor kurzem nicht gezeigt.

Die Forscher sammelten Nanopartikel-Stränge, bei denen es sich um winzige Materialklumpen im Nanometermaßstab handelt (ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter). In einem abgedunkelten Labor verknüpften die Wissenschaftler die Nanopartikel zu Bändern. Zuerst waren die Nano-Bänder flach, aber als ein Licht auf sie schien, krümmten sie sich zu Spiralen zusammen.

Die Entdeckung war so neuartig, die Forscher waren zunächst skeptisch gegenüber ihren eigenen Ergebnissen.

"Ich habe es am Anfang nicht geglaubt", sagte der leitende Forscher Nicholas Kotov, ein Ingenieur an der Universität von Michigan. "Um ehrlich zu sein, brauchten wir dreieinhalb Jahre, um wirklich herauszufinden, wie Photonen des Lichts zu einer so bemerkenswerten Veränderung in starren Strukturen führen können, die tausendmal größer sind als Moleküle."

Die Oberfläche der Nanopartikel in diesem Experiment wurde aus Cadmiumsulfid hergestellt. Zu Beginn hatten sie eine leicht negative elektromagnetische Ladung. Aber wenn Photonen oder Lichtteilchen auf die Nanopartikel auftreffen, erregt ihre Energie Elektronen auf den Nanopartikeln und verursacht chemische Reaktionen, die sie noch negativer geladen machen. Da sich zwei negative Ladungen abstoßen, begannen die Nanopartikel stärker abzustoßen.

"Was passiert, ist, dass eine Schicht von Nanopartikeln sich von den anderen abstößt, so dass mechanische Spannung entsteht, und um diesen Stress zu lösen, dreht sich das Band selbst", sagte Kotov gegenüber LiveScience. "Es ist sehr ähnlich wie bei einem Weihnachtsband auf einer Geschenkbox und aus dem flachen Band wird es zu einer Spirale."

Diese Spiralstruktur sei sehr wichtig für die Optik und könnte zur Entwicklung neuer Materialien für eine Vielzahl von Technologien führen.

Kotov und sein Team berichten ausführlich über ihre Ergebnisse in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 17. März.

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