"So jetzt werden wir abgepustet mit sauberer Luft, die bläst Haare oder Staubteilchen runter. Und wenn die Ampel auf grün geht, können wir in den Reinraum rein."
Der Physiker Martin Kamp betritt das über 550 Quadratmeter große Reinraumlabor der Universität Würzburg. Vor einer zylindrischen Maschine aus Stahl bleibt er stehen. Darin befindet sich eine Halbleiter-Scheibe, die typischerweise in der Chip-Industrie Verwendung findet – ein sogenannter Wafer.
"Der Wafer, der hängt in der Mitte von dieser Vakuumkammer. Wird geheizt auf einige 100 Grad Celsius und dreht sich, das ist diese Rotation, die man da sieht. Hier unten, da befinden sich Keramiktiegel drin, die die Ausgangsmaterialien enthalten: Aluminium, Gallium und weitere Materialien. Die Tiegel werden geheizt und vorne kommt ein Dampfstrahl von diesem Element raus."
Die Elemente des Dampfstrahls legen sich als tausende nur Nanometer dünne Schichten auf den Wafer. Schickt man dann Strom durch diese Schichten, senden sie Laserlicht aus. Die Laser, die Martin Kamp hier mit seinen Kollegen erforscht, leuchten infrarot. Für unsere Augen ist ihr Licht also unsichtbar. Aber es hat eine wichtige Eigenschaft: Es wird von ganz bestimmten Gasen absorbiert, also aufgenommen. Etwa von Alkoholdämpfen. Und das ermöglicht interessante Anwendungen, die die Universität Würzburg mit europäischen Partnern entwickelt. Ein Beispiel:
"Man installiert dann eine Laserlichtschranke, die quer über die Straße geht. Und wenn jetzt ein Auto durch diese Laserlichtschranke durchfährt und in der Fahrgastzelle ist Alkoholdampf, dann absorbiert der Alkohol einen Teil der Laserstrahlung und der Detektor misst eine Abschwächung der Intensität. Auf diese Weise kann man die Alkoholdampfkonzentration in der Fahrgastzelle messen."
Die Messung ist so genau, dass man erkennen kann, ob ein Insasse des Autos Alkohol getrunken hat. Und zwar schon ab 0,1 Promille im Blut. Die polnische Firma Airoptic hat die Idee bereits zu einem Messsystem entwickelt und will es gemeinsam mit Partnern noch dieses Jahr in Europa und Nordamerika anbieten. Vorher muss aber noch der rechtliche Rahmen einer solchen Messung geklärt werden. Dass sie technisch funktioniert, liegt an den Lasern aus Würzburg. Die Forscher haben diese speziellen Infrarotlaser jedoch nicht erfunden. Es gab sie schon vorher.
"Die waren aber so groß wie ein ganzes Labor, erforderten aufwendige Justage, waren schwierig zu bedienen. Und das war was für ein Unilabor, aber nichts für die Anwendung draußen. Da haben wir mit einem neuen Laser-Typ, den wir mitentwickelt haben, dafür gesorgt, dass die so weit sind die Laser, dass die aus dem Labor raus können, dass die bei Raumtemperatur laufen, dass die eine bestimmte Lebensdauer haben."
Diese Entwicklung hat gut sieben Jahre gedauert. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Alkohol-Messsysteme samt Laser sind nicht größer als eine Radarpistole. Und weil sie schnell arbeiten, sind die Laser nicht auf die Suche nach Alkoholsündern beschränkt. Bald sollen sie in einer Ölraffinerie in Schweden getestet werden.
"Die Raffinerie möchte einen Destillationsprozess überwachen, dafür gibt es schon Verfahren, die im Einsatz sind, die sind allerdings relativ langsam: Sehr genau, aber man braucht 10 bis 15 Minuten, bis man das Ergebnis hat. Und wenn man auf diese Weise feststellt, dass der Prozess aus dem Ruder gelaufen ist, dann ist das Produkt der letzten 10 bis 15 Minuten Schrott. Und mit dem Laser kann man die Messzeit auf eine Sekunde runterdrücken und hat dadurch die Möglichkeit, sehr schnell einzugreifen, wenn man merkt: Da läuft irgendwas nicht so ganz richtig bei diesem Prozess."
Doch weil die Dämpfe in der Ölindustrie viel komplexere Gemische sind als der Alkoholdampf im Auto, müssen die Forscher sie gleich mit mehreren Lasern auf einmal analysieren. Und die entwickeln und testen Martin Kamp und seine Kollegen derzeit in ihrem Würzburger Reinraum.