21-10-2025
21-10-2025
Ein chinesisches Forschungsteam der Tsinghua-Universität hat einen revolutionären spektroskopischen Bildgebungschip, RAFAEL, vorgestellt, der die Art und Weise, wie die Menschheit das Universum beobachtet, verändern könnte.
Der Durchbruch, der diese Woche in Nature veröffentlicht wurde, löst den langjährigen Kompromiss zwischen spektraler Auflösung und Durchsatz/Effizienz und ermöglicht eine leistungsstarke und dennoch leicht integrierbare Snapshot-Spektroskopie.
Die Spektroskopie ist ein grundlegendes Werkzeug zur Aufdeckung der physikalischen Strukturen und chemischen Zusammensetzungen von Materie und untermauert Entdeckungen in Physik, Chemie, Astronomie und Lebenswissenschaften.
Die Herausforderung bei herkömmlichen Instrumenten bestand jedoch lange Zeit darin, sowohl eine ultrahohe Auflösung als auch einen hohen Durchsatz zu erreichen. Gleichzeitig schien das bisher nicht möglich – um das eine zu verbessern, müssen in der Regel Kompromisse beim anderen eingegangen werden, was ein scheinbar unüberwindbares Hindernis für das gleichzeitige Erreichen von beidem darstellt.
RAFAEL – mit dem chinesischen Namen „Yuheng“ – durchbricht diese Begrenzung durch integrierte und rekonfigurierbare Lithium-Niobat-Photonik, die es jedem Pixel im Sensor ermöglicht, vollständige spektrale Daten mit ultrahoher optischer Durchlässigkeit zu erfassen.
Der Chip erreicht eine Schnappschussspektroskopie mit einer räumlichen Auflösung von 10 Megapixeln und einer spektralen Präzision von 0,05 Nanometern über sichtbare bis nahe Infrarotwellenlängen.
In einer Demonstration am Himmel erfasste RAFAEL Spektren mit einer Genauigkeit von bis zu 5.600 Sternen in einer einzigen Belichtung, was eine mehr als hundertfache Verbesserung der Beobachtungseffizienz gegenüber astronomischen Spektrometern von Weltrang darstellt.
Der kompakte und dennoch leistungsstarke Chip könnte neue Einblicke in die rätselhaftesten Phänomene im Kosmos eröffnen und gleichzeitig die Forschung von der Materialwissenschaft bis zur Astrophysik vorantreiben, zeigt sich Fang Lu, Professor an der Tsinghua University und korrespondierender Autor der Studie, von den Möglichkeiten begeistert.
Der Name „Yuheng“ ist abgeleitet vom fünften Stern des Großen Wagens, der einst von alten chinesischen Astronomen verwendet wurde, um Himmelsbewegungen zu kalibrieren und Präzision und Gleichgewicht zu verkörpern.
Aufbauend auf diesem Erbe zielt der Chip darauf ab, einen neuen stabilen Maßstab für die astronomische Beobachtung des Lichts und des Universums durch den Menschen zu setzen, erklärte Fang.
