Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts

Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts

Quellen für weißes Licht, die ein Vielfaches heller sind als Glühlampen, die Manipulation einzelner Photonen oder der kleinste Brennfleck der Welt - das sind nur ein paar der Kunststücke, die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts beherrschen oder an denen sie arbeiten. Prinzipiell wollen sie lernen, Licht in jeder Hinsicht zu kontrollieren: in Raum und Zeit, in der Polarisation - das ist vereinfacht gesprochen die Schwingungsrichtung der Lichtwelle - und in seinen Quanteneigenschaften. Die Fertigkeiten, die sie dabei entwickeln, könnten unter anderem die Telekommunikation vereinfachen oder kompaktere Datenspeicher ermöglichen. Zu diesem Zweck entwickeln und nutzen die Forscher neuartige optische Strukturen wie etwa optische Glasfasern, in die ein „Käfig“ aus winzigen parallelen Hohlkanälen entlang der Faser eingebettet ist.

Kontakt

Staudtstraße 2
91058 Erlangen
Telefon: +49 9131 7133-0
Fax: +49 9131 7133-990

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat mehrere International Max Planck Research Schools (IMPRS):

IMPRS Physics of Light
IMPRS Physics and Medicine

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Porträtbilder der drei Preisträger: links Geordie Williamson (kurze graue Haare, weißes Hemd, blaues Jacket), in der Mitte Laura Waller (schulterlange braune Haare, türkisfarbene Bluse, dunkle Jacke), rechts Torsten Hoefler (Brille, kurze rote Haare, Schnur- und Kinnbart, weißes Hemd, schwarzes Jacket).

Geordie Williamson erhält den Max-Planck-Humboldt-Forschungspreis 2024, an Laura Waller und Torsten Hoefler gehen Max-Planck-Humboldt-Medaillen

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Sei es eine medizinische Diagnose, die Suche nach Materialien für die Energiewende oder die Vorhersage von Proteinstrukturen – Algorithmen künstlicher Intelligenz dienen der Wissenschaft heute in vielen Bereichen als effektives Hilfsmittel. Doch können sie auch in der Physik nützlich sein, in der es darum geht, fundamentale Vorgänge in der Natur zu verstehen? Mario Krenn und Florian Marquardt lassen sich am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts bereits von KI unterstützen. Dabei loten die Wissenschaftler aus, was die Algorithmen heute können und was (noch) nicht.

Mehr Möglichkeiten in der Forschung und größere Freiheiten im Alltag lockten die Physikerin Hanieh Fattahi aus Iran nach Deutschland. Hier angekommen, musste sie zunächst einmal mit den Kulturunterschieden klarkommen. Doch inzwischen hat sie am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen ihre eigene Forschungsgruppe aufgebaut, die mit extrem kurzen Laserpulsen die Übertragung von Nervensignalen untersucht. Und mit ihrem Talent, Menschen zu motivieren, engagiert sich Hanieh Fattahi auch für den Klimaschutz.

In dem Kryostaten arbeiten Physiker mit der kältesten Flüssigkeit der Welt: einer speziellen Mischung von flüssigem Helium. Damit erreichen sie minus 273,14 Grad Celsius, also fast den absoluten Nullpunkt. Bei derart niedrigen Temperaturen stehen Atome nahezu still.

Wie leicht sich Zellen verformen, interessiert die Medizin bislang kaum – zu Unrecht, wie Jochen Guck, Direktor am Erlanger Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, und sein Team festgestellt haben. Denn über die mechanischen Eigenschaften von Zellen lassen sich etwa Krebserkrankungen, möglicherweise aber auch Entzündungen diagnostizieren. Derzeit erproben die Forschenden das Verfahren gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Erlangen – und haben damit schon hilfreiche Erkenntnisse zu Covid-19 gewonnen.

Für Techniken, die neue Einblicke in die Nanowelt ermöglichen, gibt es immer wieder Nobelpreise. Doch keine dieser Methoden erlaubte es bislang zu verfolgen, wie Enzyme und andere Biomoleküle im Detail arbeiten. Das hat Frank Vollmer, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen, geändert – mit einem plasmonischen Nanosensor.

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Mikrochips für Licht

2023 Del‘Haye, Pascal

Festkörperforschung Komplexe Systeme Materialwissenschaften Quantenphysik

Die Möglichkeit, Milliarden von Transistoren auf Computerchips unterzubringen, hat unsere Gesellschaft maßgeblich verändert. Für immer leistungsfähigere Systeme zur Datenverarbeitung spielt auch die Photonik eine große Rolle. Während die Miniaturisierung von elektronischen Komponenten schon seit mehr als 40 Jahren stetig voranschreitet, ist das Forschungsfeld der integrierten Photonik relativ neu. Am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts haben wir Prozesse entwickelt, um optische Schaltkreise auf Mikrochips herzustellen, die für die Datenübertragung und optische Signalverarbeitung genutzt werden können.

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Multifokal-konfokale Mikroskopie 

2022 Singh, Kanwarpal

Materialwissenschaften Medizin Quantenphysik Zellbiologie

Unser Forschungsteam hat ein multifokales chromatisches Konfokalsystem entwickelt, das eine hohe laterale Auflösung und einen großen Abbildungsbereich bietet. Das System basiert auf einer einzelnen Linse aus Zinkselenid (ZnSe)-Material. Durch die Nutzung der chromatischen Dispersion von ZnSe können Bilder in mehreren Ebenen aufgenommen werden. Das System ermöglicht die tomografische Bildgebung von biologischen Geweben in 3D mit zellulärer Auflösung. Es wurde gezeigt, dass das System erfolgreich Eisenoxid-Nanopartikelphantome sowie Hornhautproben abbilden kann. Die entwickelte Technologie könnte in der biomedizinischen und industriellen Bildgebung eingesetzt werden.

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Licht und magnetische Materialien ebnen den Weg zu neuen Quantentechnologien 

2021 Jasmin Graf und Silvia Viola Kusminskiy 

Festkörperforschung Materialwissenschaften Medizin Mikrobiologie Quantenphysik Zellbiologie

Moderne Quantentechnologien basieren auf dem Konzept der Hybrid-Quantensysteme,  die unterschiedliche physikalische Systeme jeweils optimiert für eine bestimmte Funktion miteinander koppeln, um eine möglichst effiziente Arbeitsweise des Gesamtsystems zu erreichen. Ein Beispiel eines solchen Hybrid-Quantensystems ist die Kopplung von Licht und magnetischen Materialien, das sowohl als Speicher als auch Überträger von Informationen verwendet werden kann. 

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Hohlkern-Kristallfasern erzeugen ultrakurze Laserpulse

2020 Novoa, David; Tani, Francesco; Russell, Philip

Materialwissenschaften Quantenphysik

Photonische Hohlkern-Kristallfasern sind seit langem ein Forschungsschwerpunkt am MPI für Physik des Lichts. Es sind Glasfasern, in die Luftkanäle entlang der Faser eingebettet sind. In mehreren Experimenten konnten wir zeigen, dass diese Fasern interessante Anwendungen ermöglichen, wenn man die Kanäle mit Gas befüllt. So ist es gelungen, Femtosekunden-Laserpulse mit extrem hoher Wiederholrate zu generieren und eine Table-Top-Quelle für ultrakurze Pulse mit einer spektralen Helligkeit zu bauen, die um zwei bis fünf Größenordnungen höher ist als die der meisten Synchrotronanlagen.

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Licht kann Dinge bewegen

2019 Michael Reitz, Christian Sommer and Claudiu Genes

Quantenphysik Teilchenphysik

Lichtteilchen (Photonen) besitzen normalerweise sehr wenig Energie und Impuls. Trotzdem können sie erfolgreich eingesetzt werden, um die Bewegung verschiedener Objekte zu steuern, von Molekülen bis hin zu Schwingungen kleiner Spiegel oder Membranen. Wir entwickeln theoretische Methoden, um zu zeigen, wie man Licht verwenden kann, um Schwingungen von Kernen in Molekülen auszulesen oder die Bewegung von Kristallspiegeln oder Membranen bis nahe an ihren Quantengrundzustand abzukühlen.

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