Kaleidoskop

Kaleidoskop: Weitere Themen rund ums Forschen mit Licht

Quantencomputer, Lichtwellen in Schleifen, künstliche Regenbögen: Wissenschaftler kennen vielseitige Anwendungen für Licht. Aber nicht nur Forscher, sondern Tiere wissen Licht zu schätzen. Tief im Meer etwa nutzen es Tintenfische, um sich ihrer Umgebung anzupassen. Mit Farbwellen auf ihrem Körper schaffen sie sich Vorteile bei der Jagd und bei der Partnerwahl. Und hoch oben in den Lüften sorgen Lichtquanten für Orientierung beim Vogelflug. Auch Menschen geben Licht im Alltag unbewusst einen hohen Stellenwert: Denn am meisten wird darüber geredet, was man visuell, also mit Hilfe von Licht, wahrnimmt.

Caravaggio gehört zu den einflussreichsten Künstlern des Frühbarocks. Besonders bekannt ist er für seine dramatische Lichtgestaltung. Das Verfahren dafür hütete er wie ein Betriebsgeheimnis. Sybille Ebert-Schifferer, Direktorin an der Bibliotheca Hertziana, hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Image Caravaggios zu entmythisieren.

Zwischen Schlaglicht und Schlagschatten

Caravaggio gehört zu den einflussreichsten Künstlern des Frühbarocks. Besonders bekannt ist er für seine dramatische Lichtgestaltung. Das Verfahren dafür hütete er wie ein Betriebsgeheimnis. Sybille Ebert-Schifferer, Direktorin an der Bibliotheca Hertziana, hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Image Caravaggios zu entmythisieren. [mehr]
Viele Biomoleküle bewegen sich wie kleine Maschinen durch die Zelle. Stephan Grill vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden hat sich aufs Kräftemessen mit Molekülen spezialisiert. Er nutzt optische Pinzetten, um an DNA-Strängen zu ziehen und Proteine zu untersuchen, die die Erbinformation ablesen.

Pinzetten aus Licht

Viele Biomoleküle bewegen sich wie kleine Maschinen durch die Zelle. Stephan Grill vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden hat sich aufs Kräftemessen mit Molekülen spezialisiert. Er nutzt optische Pinzetten, um an DNA-Strängen zu ziehen und Proteine zu untersuchen, die die Erbinformation ablesen. [mehr]
Bunter als ein Regenbogen ist das Licht, das Forscher des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts erzeugen. Die Wissenschaftler schicken einen infraroten Laserpuls mit niedriger Energie durch eine photonische Kristallfaser (PCF), die sie so maßgeschneidert haben, dass sich das Spektrum des Laserpulses stark verbreitert und der Puls als helles weißes Licht aus der Faser tritt.

Licht: Weltrekord in Farbe

Bunter als ein Regenbogen ist das Licht, das Forscher des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts erzeugen. Die Wissenschaftler schicken einen infraroten Laserpuls mit niedriger Energie durch eine photonische Kristallfaser (PCF), die sie so maßgeschneidert haben, dass sich das Spektrum des Laserpulses stark verbreitert und der Puls als helles weißes Licht aus der Faser tritt. [mehr]
Manche Krankheiten könnten sich künftig früher diagnostizieren und besser therapieren lassen. Forscher haben einen optischen Biodetektor entwickelt, der etwa charakteristische Eiweiße für manche Krebsart sichtbar macht. Die neue Methode detektiert direkt das Streubild einzelner Proteine, sie macht also deren Schatten sichtbar. Der Biosensor könnte medizinische Diagnosen empfindlicher machen und neue Einblicke in biologische Prozesse geben.

Der Schatten einer Krankheit

Manche Krankheiten könnten sich künftig früher diagnostizieren und besser therapieren lassen. Forscher haben einen optischen Biodetektor entwickelt, der etwa charakteristische Eiweiße für manche Krebsart sichtbar macht. Die neue Methode detektiert direkt das Streubild einzelner Proteine, sie macht also deren Schatten sichtbar. Der Biosensor könnte medizinische Diagnosen empfindlicher machen und neue Einblicke in biologische Prozesse geben. [mehr]
Wenn sich Menschen in ihrem Alltag unterhalten, sprechen sie zwar auch über das, was sie hören, riechen, schmecken oder fühlen. An erster Stelle aber reden sie über ihre visuellen Wahrnehmungen, haben Wissenschaftler der Psycholinguistik bei einer Studie an 13 Sprachen aus aller Welt herausgefunden. Hinweise auf eine festgelegte Reihenfolge der übrigen Sinneswahrnehmungen im Sprachgebrauch fanden sie jedoch nicht.

Erstmal gucken

Wenn sich Menschen in ihrem Alltag unterhalten, sprechen sie zwar auch über das, was sie hören, riechen, schmecken oder fühlen. An erster Stelle aber reden sie über ihre visuellen Wahrnehmungen, haben Wissenschaftler der Psycholinguistik bei einer Studie an 13 Sprachen aus aller Welt herausgefunden. Hinweise auf eine festgelegte Reihenfolge der übrigen Sinneswahrnehmungen im Sprachgebrauch fanden sie jedoch nicht. [mehr]
Kopffüßler können nicht nur ihre Hautfarbe an die unmittelbare Umgebung anpassen und sich so vor Feinden tarnen. Sie produzieren auch über ihren Körper wandernde Farbwellen. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt haben nun mit Metasepia tullbergi eine Tintenfisch-Art entdeckt, an der sich die Entstehung der Farbwellen gut untersuchen lässt.

Die Farbspiele des Tintenfischs

Kopffüßler können nicht nur ihre Hautfarbe an die unmittelbare Umgebung anpassen und sich so vor Feinden tarnen. Sie produzieren auch über ihren Körper wandernde Farbwellen. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt haben nun mit Metasepia tullbergi eine Tintenfisch-Art entdeckt, an der sich die Entstehung der Farbwellen gut untersuchen lässt. [mehr]
Effekte der Quantenphysik zeugen nicht nur von der Exotik der Mikrowelt, sie ermöglichen auch völlig neue Ansätze, etwa in der Informationsverarbeitung. Um sie besser zu verstehen, simuliert das Team von Immanuel Bloch, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Quanten-systeme mit Atomen in optischen Gittern – und beobachtet dabei immer wieder ein Verhalten, das unseren Alltagserfahrungen widerspricht.

Quantenzauber im künstlichen Kristall

Effekte der Quantenphysik zeugen nicht nur von der Exotik der Mikrowelt, sie ermöglichen auch völlig neue Ansätze, etwa in der Informationsverarbeitung. Um sie besser zu verstehen, simuliert das Team von Immanuel Bloch, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Quanten-systeme mit Atomen in optischen Gittern – und beobachtet dabei immer wieder ein Verhalten, das unseren Alltagserfahrungen widerspricht. [mehr]
Zugvögel besitzen einen inneren Kompass, mit dem sie sich im Erdmagnetfeld orientieren. Doch wie dieser Kompass auf der Nanoskala von Biomolekülen funktioniert, ist noch offen. Für das Magnetfeld empfindlich werden diese Moleküle erst, sobald Licht ins Vogelauge fällt und sie aktiviert. Vermutlich nutzt dieser Kompass ähnlich raffinierte Quanteneffekte wie Pflanzen bei der Photosynthese.

Quantenkompass im Vogelauge

Zugvögel besitzen einen inneren Kompass, mit dem sie sich im Erdmagnetfeld orientieren. Doch wie dieser Kompass auf der Nanoskala von Biomolekülen funktioniert, ist noch offen. Für das Magnetfeld empfindlich werden diese Moleküle erst, sobald Licht ins Vogelauge fällt und sie aktiviert. Vermutlich nutzt dieser Kompass ähnlich raffinierte Quanteneffekte wie Pflanzen bei der Photosynthese. [mehr]
Wissenschaftler des Forschungszentrums caesar, einem Institut der Max-Planck-Gesellschaft, haben mithilfe der Elektronenmikroskopie aufgeklärt, wie der Sehfarbstoff Rhodopsin in den Stäbchen der Netzhaut angeordnet ist. In der Wissenschaft wurde diese Frage viele Jahre lang kontrovers diskutiert. Dank der Erkenntnisse könnten Krankheiten, die Blindheit verursachen, in der Zukunft besser erforscht werden.

Gleise aus Rhodopsin

Wissenschaftler des Forschungszentrums caesar, einem Institut der Max-Planck-Gesellschaft, haben mithilfe der Elektronenmikroskopie aufgeklärt, wie der Sehfarbstoff Rhodopsin in den Stäbchen der Netzhaut angeordnet ist. In der Wissenschaft wurde diese Frage viele Jahre lang kontrovers diskutiert. Dank der Erkenntnisse könnten Krankheiten, die Blindheit verursachen, in der Zukunft besser erforscht werden. [mehr]
Manchmal grenzt Physik an Lichtkunst. Zumindest was die Fertigkeit angeht, Licht zu formen, können Physiker es locker mit Lichtkünstlern aufnehmen. In ihrer jüngsten Arbeit haben sie eine Lichtwelle zu einem Möbiusband gewunden: Ein Band, das zu einer Schleife geschlossen wird, wobei sein eines Ende um 180 Grad gegen das andere verdreht ist, sodass das Band nur eine Kante und eine Oberfläche aufweist.

Licht in der Möbiusschleife

Manchmal grenzt Physik an Lichtkunst. Zumindest was die Fertigkeit angeht, Licht zu formen, können Physiker es locker mit Lichtkünstlern aufnehmen. In ihrer jüngsten Arbeit haben sie eine Lichtwelle zu einem Möbiusband gewunden: Ein Band, das zu einer Schleife geschlossen wird, wobei sein eines Ende um 180 Grad gegen das andere verdreht ist, sodass das Band nur eine Kante und eine Oberfläche aufweist. [mehr]
Information nicht nur mit Licht zu übertragen, sondern auch zu verarbeiten, brächte viele Vorteile: Computer könnten mit Lichtsignalen nicht nur schneller rechnen, sie würden auch weniger Abwärme entwickeln, die mit der Miniaturisierung herkömmlicher Computerchips zu einem immer drängenderen Problem wird. Darüber hinaus lassen sich Nachrichten mit Signalen aus einzelnen Lichtteilchen (Photonen) abhörsicher verschlüsseln.

Licht schaltet Licht jetzt wirkungsvoll

Information nicht nur mit Licht zu übertragen, sondern auch zu verarbeiten, brächte viele Vorteile: Computer könnten mit Lichtsignalen nicht nur schneller rechnen, sie würden auch weniger Abwärme entwickeln, die mit der Miniaturisierung herkömmlicher Computerchips zu einem immer drängenderen Problem wird. Darüber hinaus lassen sich Nachrichten mit Signalen aus einzelnen Lichtteilchen (Photonen) abhörsicher verschlüsseln. [mehr]

 

 
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