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Wie Gold und Diamanten eine physikalische Größe in Frage stellen

Ein französisch-kanadisches Team von Wissenschaftlern hat in einem Diamantkristall eingeschlossene Goldteilchen mittels eines Laserstrahls in Vibration versetzt ? und dabei herausgefunden, dass die Schallenergie dieser Schwingung sich unerwarteterweise nicht durch den Diamantkristall ausbreitet. Dieses Verhalten ist deswegen überraschend, weil Gold und Diamant ungefähr die gleiche akustische Impedanz aufweisen. Die Forscher spekulieren nun, dass die klassische Formel für diese physikalische Größe revidiert werden muss. Darüber berichtet das Fachmagazin Physical Review Letters (Band 93 Artikel 055506).

Die akustische Impedanz eines Stoffs ist gewissermaßen die akustische Analogie des aus der Optik wohlbekannten Brechungsindexes. Wenn zwei aneinandergrenzende Materialien daher die gleiche Impedanz für Schallwellen aufweisen, so sollten sich die Wellen ohne große Störungen durch die Grenzfläche ausbreiten können. Lucien Saviot von der Universität von Bourgogne und Daniel Murrey vom Okanagan University College haben nun herausgefunden, dass dem ? zumindest in der Nanowelt ? nicht so ist.

In ihrem Experiment regten die Forscher winzige Goldteilchen in einem Diamant mittels eines Laserpulses zu mechanischen Schwingungen an. Dabei stellte sich überraschend heraus, dass die Teilchen ihre Vibrationen nach dem Abklingen des anregenden Pulses für relativ lange Zeit aufrechterhielten, ohne die Energie dabei an den sie umgebenden Diamantkristall abzuführen.

Diamant und Gold weisen jedoch die gleiche akustische Impedanz ? definiert als das Produkt von Dichte und Schallgeschwindigkeit ? auf. Die Forscher glauben aufgrund ihrer Experimente nun, dass diese Definition abgeändert werden muss. Insbesondere die Krümmung der Grenzfläche zwischen den beiden Stoffen sollte die Schallausbreitung beträchtlich beeinflussen, und auch die Frequenz der Schallwellen spielt eine Rolle.

Stefan Maier
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