Frequenzkamm-basierte Fourier-Transformations-Spektroskopie

Frequenzkämme als Hilfsmittel zur ultra-präzisen Messung von Frequenzen wurden erst 2005 mit dem Nobelpreis für den LMU-Professor Theodor W. Hänsch geehrt, heute haben sie dank etlicher Weiterentwicklungen bereits ein breites Spektrum von Anwendungen einschließlich der Spurengasanalyse und molekularer Spektroskopie erobert.

Das bisher für die Molekül-Spektroskopie häufig verwendete sogenannte Michelson-Interferometer ergibt nach einer Rechenoperation (die Fourier-Transformation) ein charakteristisches Spektrum für jedes chemische Element oder Verbindung. Die einzelnen Signale sind bei größeren Molekülen nicht absolut scharf, weil sie durch die Vibrationen und Rotationen der einzelnen Atome in einem Molekül „verschmiert“ werden.

Wenn das Spektrum eines Frequenzkamms in einem Resonator verstärkt wird, so verlängert sich der Weg, auf dem das Molekül mit dem Lichtstrahl wechselwirkt. Damit verbessert sich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis millionenfach und das Ergebnis ist eine Messmethode, die sehr viel empfindlicher, hochauflösender und gleichzeitig auch noch erheblich schneller als die konventionelle Technik ist!
Ziel dieses Projektes ist es, die Technik in den Infrarot- und UV-Bereich auszudehnen. In diesem Spektralbereichen gibt es bis jetzt noch keine Messmethode, die schnell genug wäre, um die Vibrationen und Rotationen von Molekülen zu erfassen.

Mögliche Anwendungen sind zahlreich: sie reichen von der Messung hochverdünnter Substanzen, die vielleicht nur in einem Millionstel Promille vorliegen, bis zur Frühestdiagnose von Krebs, da die „Entartung“ der Zelle ja bereits auf atomarer Ebene gesehen werden kann.