Untersuchung von Stoßwellen und Fluidströmungen, die mittels kurzer und ultrakurzer Laserpulse hoher Intensität innerhalb eines sehr kleinen Volumens erzeugt werden (laterale Dimension < 10 Mikrometer; vornehmlich Mikro¬kanäle)

• Antragsteller: Professor Dr. Walter Garen; Professor Dr. Ulrich Teubner
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232206938

Gegenstand des beantragten Projektes sind Stoßwellen, welche mittels intensiver Nano-, Piko- und Femtosekundenlaserpulse in einem Gas oder einer Flüssigkeit (bzw. allgemein in einem Fluid) in einem sehr kleinen Raumgebiet erzeugt werden. Hierzu sollen die Stoßwellen in fluidgefüllten Mikrokanälen (i.f. stellvertretende Bezeichnung für sehr klein dimensionierte Kanäle und Kapillaren) generiert und die Fluidparameter, sowie die Zustandsänderungen hinter dem einfallenden und dem reflektiertem Stoß untersucht werden. Im Gegensatz zu dem durch Platzen geeigneter Membranen in größeren Rohren ausgelösten Ministoßwellen, sollen die Mikrostoßwellen durch Plasmaerzeugung mittels eines Hochleistungslasers innerhalb des Mikrokanals oder unmittelbar davor generiert werden. Die Untersuchungen sollen sich auf folgende Bereiche konzentrieren: a) Entstehung und Ausbreitung des Plasmas, b) Dichte- und Geschwindigkeitsstruktur im Entstehungsgebiet und c) in der Anlaufstrecke des Mikrokanals, sowie d) im Bereich stabilisierter ebener Stoßwellen. Die Untersuchungen sollen mittels verschiedener zeitaufgelösten Diagnostiken durchgeführt werden (u.a. Laserdifferentialinterferometrie, Moireverfahren, LDA, PIV). Mit Hochintensitäslaserpulsen erzeugte Mikrostoßwellen stellen, auch international betrachtet, Neuland dar. Die Ergebnisse werden eine wichtige physikalische Grundlage für Anwendungen in der Mikrofluidik, Nanotechnologie, Medizinphysik und eine Reihe weiterer interessanter Anwendungen bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Theodor Schlegel