Eine Grapefruit ist extrem klein – zumindest dann, wenn man sie mit der Erde vergleicht. Der gleiche Größenunterschied besteht zwischen Nanoteilchen und einem ein Meter großen Ball. Diese winzigen Ausmaße machen die Nanoteilchen zu etwas Besonderem: Sie sorgen dafür, dass sie sich nicht so verhalten, wie wir es aus unserer makroskopischen Welt gewohnt sind, sondern quantenmechanisch reagieren. Sprich: Sie haben gänzlich andere Eigenschaften als größere Teilchen des gleichen Elements. Auch die optischen Eigenschaften sind auf der Nanoskala komplett anders.
Ein Experte für solche optischen Phänomene auf der Nanoskala, sogenannte Nanophotonics, ist der französische Forscher Prof. Dr. Yannick Dumeige. Für seine Gesamtforschungen hat er nun den Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung erhalten. Neben einem Preisgeld von 45.000 Euro ist er zusätzlich eingeladen, gemeinsam mit Fachkolleginnen und Fachkollegen in Deutschland ein Forschungsvorhaben seiner Wahl durchzuführen. Dazu kommt er an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in die Forschungsgruppe für Experimentelle Atomphysik von Prof. Dr. Dmitry Budker.
Ziel dieser Zusammenarbeit ist die Entwicklung von Nanosensoren, die etwa das elektrische Feld, das Magnetfeld oder auch die Temperatur messen. Sie sollen aus künstlich hergestellten Diamanten und einigen optischen Devices bestehen – in Nanoskala. Die Anwendungen sind zahlreich. So könnte der entstehende Nanosensor etwa in den Menschen eingeschleust werden, beispielsweise ins Gehirn, und dort das Magnetfeld und andere Werte messen. Wie unterscheiden sich die Werte von Gesunden und von Patienten mit bestimmten Krankheiten? Und was kann man daraus für die entsprechenden Therapien ableiten? Auch in der Materialphysik könnte ein solcher Sensor einen neuen Ansatz bilden, die Materialeigenschaften zu analysieren.
Forschungslaufbahn im Zeichen der Nanooptik
Die Expertise von Yannick Dumeige für dieses Forschungsprojekt könnte besser nicht sein: Bereits die Promotion des französischen Physikers an der Université de Paris XI in Orsay drehte sich um Nanostrukturen. Dieses Thema setzte sich in seiner Postdoc-Zeit an der ENS Cachan von 2002 bis 2003 sowie in seiner anschließenden Professur fort. An der Université de Rennes 1 erforscht er aktuell Mikrokavitäten, also winzig kleine Löcher und Hohlräume. Dumeige ist ein führender Wissenschaftler in der modernen optischen Physik, wobei seine Interessen eine breite Palette an Bereichen, sei es die nonlineare Optik, die Quanten-Nano-Photonik oder die optischen Materialien, umfassen.
Mit dem Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis zeichnet die Alexander von Humboldt-Stiftung international anerkannte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Ausland aus. Die Humboldt-Stiftung verleiht jährlich rund 20 Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreise.