An Israeli-Austrian Innovation: The Trap for Light (Deutsch/English)

The story of the “Schildbürger’ who wanted to catch the light in sacks is well known. It clearly failed, but indicated a challenge till today. How to absorb light efficient way? In fact, in various practical applications, one needs to absorb light efficiently.

Whether in photosynthesis or in a photovoltaic system: If you want to use light efficiently, you have to absorb it as completely as possible.

However, this is difficult if the absorption is to take place in a thin layer of material that normally lets a large part of the light pass through. It is difficult to enclose the corresponding part with wool in order to absorb light.

Trap of Light

The press release elaborates the solution: “Now, research teams from TU Wien and from The Hebrew University of Jerusalem (HU) have found a surprising trick that allows a beam of light to be completely absorbed even in the thinnest of layers: They built a “light trap” around the thin layer using mirrors and lenses, in which the light beam is steered in a circle and then superimposed on itself – exactly in such a way that the beam of light blocks itself and can no longer leave the system. Thus, the light has no choice but to be absorbed by the thin layer – there is no other way out. This absorption-amplification method, which has now been presented in the scientific journal Science, is the result of a fruitful collaboration between the two teams: the approach was suggested by Prof. Ori Katz from The Hebrew University of Jerusalem and conceptualized with Prof. Stefan Rotter from TU Wien; the experiment was carried out in by the lab team in Jerusalem and the theoretical calculations came from the team in Vienna.”

In short: Not a sack, but a mirrow is the solution.

Deutsch

Bekannt ist die Geschichte der ‘Schildbürger’, die das Licht in Säcken fangen wollten. Es mißlang klarerweise, zeigte aber eine Herausforderung an. Tatsächlich muss man in verschiedenen praktischen Anwendungen, Licht effizient absorbieren.

Ob in der Photosynthese oder in einer Photovoltaikanlage: Wer Licht effizient nutzen will, muss es möglichst vollständig absorbieren. Dies ist jedoch schwierig, wenn die Absorption in einer dünnen Materialschicht erfolgen soll, die normalerweise einen großen Teil des Lichts durchlässt. Es ist schwierig, den entsprechenden Teil mit Wolle zu umschließen, um Licht zu absorbieren. Man kann ja schlecht das entsprechende Teil mit Wolle einfassen, um Licht zu absorbieren.

Die Lichtfalle

Die Pressemitteilung erläutert die Lösung: „Jetzt haben Forscherteams der TU Wien und der Hebräischen Universität Jerusalem (HU) einen überraschenden Trick gefunden, der es ermöglicht, einen Lichtstrahl auch in dünnsten Schichten vollständig zu absorbieren: Sie bauten ein „Lichtfalle“ um die dünne Schicht mittels Spiegeln und Linsen, in denen der Lichtstrahl kreisförmig gelenkt und dann mit sich selbst überlagert wird – genau so, dass sich der Lichtstrahl selbst blockiert und das System nicht mehr verlassen kann , bleibt dem Licht nichts anderes übrig, als von der dünnen Schicht absorbiert zu werden – es gibt keinen anderen Ausweg.“ Diese jetzt im Wissenschaftsjournal „Science“ vorgestellte Absorptions-Verstärkungs-Methode ist das Ergebnis einer fruchtbaren Zusammenarbeit der beiden Teams : Der Ansatz wurde von Prof. Ori Katz von der Hebräischen Universität Jerusalem vorgeschlagen und mit Prof. Stefan Rotter von der TU Wien konzipiert, das Experiment wurde vom Laborteam in Jerusalem durchgeführt und die theoretischen Berechnungen kamen f vom Team in Wien.“

Kurz gesagt: Nicht ein Sack, sondern ein Spiegel ist die Lösung.

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