Physik-Nobelpreis für CCD-Sensor und optische Datenkommunikation
Nach der Grundlagenforschung ist in diesem Jahr wieder die angewandte Physik an der Reihe: Der Physik-Nobelpreis 2009 geht an einen Pionier der Glasfaser-Technik und die Erfinder des CCD-Sensors.
Den mit zehn Millionen Schwedische Kronen (rund 975.000 Euro) dotierten Physik-Nobelpreis müssen sich in diesem Jahr drei Wissenschaftler teilen: Charles Kuen Kao , der an den Standard Telecommunication Laboratories im britischen Harlow und der Chinese University of Hong Kong arbeitet, erhält die eine Hälfte des Preisgeldes für "bahnbrechende Arbeiten bezüglich der optischen Kommunikation mit Lichtleitfasern". Die andere Hälfte des Preisgeldes teilen sich Willard S. Boyle und George E. Smith von den Bell Laboratories für die Erfindung des CCD- Sensors.
Die Arbeiten von Kao haben nach Auffassung des Nobelpreis-Kommittees die Grundlage für die weltweite optische Datenkommunikation mit Glasfasern gelegt. Zwar war das grundlegende Prinzip der Informationsübertragung - das Innere der Glasfaser hat einen größeren Brechungsindex als der weiche, äußere Mantel - bereits seit den 1950er Jahren bekannt. Doch erst Kao konnte durch Messungen und Berechnungen 1966 zeigen, dass es theoretisch möglich sein müsste, die Dämpfung in reinen Quarzglas-Fasern bis auf wenige dB pro Kilometer zu drücken.
Ein großer Teil der enormen Datenmengen, die heutzutage über das Internet übertragen werden, besteht aus Bildern und Videos. Die Erfindung des CCD (charge-coupled device) hat die Grundlage für diese Entwicklung gelegt, und ist der Nobel-Stiftung daher die zweite Hälfte des diesjährigen Physik-Preises wert.
Eigentlich suchten Boyle und Smith nach einem Speicherelement für die wachsende Computerindustrie, fanden mit dem CCD 1970 jedoch zugleich einen Ersatz für die Vidikon genannte Aufnahmeröhre für
Fernsehsendungen und für den chemischen Film: Der CCD-Sensor besteht aus einer Matrix einzelner Elemente aus dotiertem Silizium. Trifft Licht auf die Pixel, entstehen dort freie Ladungsträger entsprechend der auftreffenden Lichtmenge. Die Ladungen können durch die Kopplung der Elemente, nacheinander ausgelesen werden - das Bild wird so wie ein Mosaik wieder zusammen gesetzt. Der Legende nach soll die Entwicklung der ursprünglichen Idee nicht länger als eine Stunde gedauert haben - bis zum endgültigen Durchbruch der Technologie sollte es jedoch noch mehrere Jahrzehnte dauern: Die erste Digitalkamera von Sony, die 1981 erschienene Mavica mit 0,3 Megapixel-Sensor, erwies sich zunächst als Flop. Erst die Verknüpfung von digitaler Aufnahme mit digitaler Datenübertragung brachte der Technologie den weltweiten Durchbruch.
(wst)
