Rotierender Nanozeiger: Forscher haben eine nanomechanische Uhr der besonderen Art konstruiert. Sie verknüpften ein winziges, im Laserlicht schwebendes Nanostäbchen mit einer elektronischen Uhr. Der von Lichtpulsen angetriebene Miniaturzeiger folgt dadurch dem Zeitsignal mit erstaunlicher Präzision: In vier Tagen geht nur eine Millionstel Sekunde verloren, wie die Physiker im Fachmagazin „Nature Communications“ berichten.
Die genaue und stabile Messung der Zeit ist nicht nur für unseren Arbeitstag oder die Terminplanung wichtig. Sie bildet auch die Basis für viele Technologien – von der Ortung per GPS bis hin zum Internet. Seit gut 50 Jahren dienen dabei Atomuhren als Taktgeber. Sie messen die Zeit über die Schwingungen ultrakalter Atome. Neueste Atomuhren auf Basis von Strontium- oder Ytterbium-Atomen könnten Milliarden Jahre lang laufen, ohne auch nur eine Sekunde falsch zu gehen.
Von der Uhr zur Bewegung
Doch so genau diese Zeitmessungen auch sind: Einige Anwendungen erfordern, dass der Takt dieser Uhren auf mechanische Bauteile übertragen wird. Dies kann beispielsweise dazu dienen, externe Einflüsse wie Vibrationen, einen Gasstrom oder den Strahlungsdruck zu messen. Sogar das eher schwerfällige Pendel einer Standuhr beispielsweise kann im Vergleich zu einer Referenzuhr die Anwesenheit und Stärke äußerer Einflüsse verraten.
Im Mikromaßstab können solche Zeiger oder Pendel als Sensoren dienen. „Dafür ist es nötig, eine Art ‚Getriebe‘ zu konstruieren, das mit dem Zeitgeber synchronisiert wird und den atomaren Takt auf ein mechanisches System oder ein Lichtfeld überträgt“, erklären Stefan Kuhn von der Universität Wien und seine Kollegen. Ein solches System, bei dem eine elektronische Uhr mit einem hin- und herschwingenden Nanostäbchen gekoppelt ist, haben die Forscher nun konstruiert.
