Mit Laserstrahlen unter Extrembedingungen kennt sich Valentina Shumakova bestens aus: Schon in ihrer Dissertation am Institut für Photonik der TU Wien, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster entwickelte sie Laserpulse, die für winzige Sekundenbruchteile die Leistung hunderter Kernreaktoren abgeben können.

Nun will sie einen Schritt weitergehen und spezielle Methoden der Lasertechnologie anwenden, um die Atmosphäre lokal zu verändern – etwa um gezielt Löcher in eine Wolke zu schießen. Für dieses Projekt erhielt sie ein Hertha-Firnberg-Stipendium des Wissenschaftsfonds FWF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster.

Luft in Plasma verwandeln

Wenn extrem starke Laserstrahlen fokussiert werden und eine bestimmte Energiedichte erreichen, können sie die Moleküle der Luft ionisieren und die Luft in ein heißes Plasma verwandeln. Dieses Plasma beeinflusst wiederum die weitere Ausbreitung des Laserstrahls. Wenn man diesen Effekt gezielt einsetzt, kann man mit einem Laserstrahl lange Plasma-Filamente in der Luft erzeugen.

„Gleichzeitig entstehen dabei auch akustische Wellen“, erklärt Valentina Shumakova. „Teilchen werden aus dem optischen Pfad des Laserstrahls hinausgedrängt. Man kann auf dieses Weise sogar einen Pfad durch eine Wolke freiräumen und eine freie Bahn für optische Telekommunikation erzeugen.“ Zusätzlich können diese Laser-Effekte photochemische Reaktionen in der Luft ermöglichen und ganz bestimmte Aerosole erzeugen.

All diese Effekte möchte Valentina Shumakova nun an der TU Wien näher untersuchen. Sie wird dafür extrem leistungsfähige Infrarot-Laser verwenden. Finanziert wird dieses Projekt nun durch ein Hertha-Firnberg-Stipendium des FWF. Das Hertha-Firnberg-Programm hat das Ziel, hervorragend qualifizierte Wissenschaftlerinnen, die eine Universitätslaufbahn anstreben, bei ihrer Karriereentwicklung zu unterstützen.

Valentina Shumakova

Valentina Shumakova studierte Physik an der renommierte Lomonosov-Universität in Moskau. 2014 wechselte sie in die Ultrafast Laser Gruppe (Institut für Photonik, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik) der TU Wien, wo sie nach Gastaufenthalten in Russland und in der Schweiz 2018 ihre Dissertation abschloss. 2019 forschte sie am Joint Attosecond Science Laboratory in Ottawa (Kanada), seit Februar 2020 arbeitet sie wieder in Wien, am CD-Labor für Mid-IR-Spectroskopie, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster an der Universität Wien. Mit ihrem Stipendium kehrt sie nun an die TU Wien zurück.