Ionische Flüssigkeiten - ideal für flüssige Teleskopspiegel

Ein Spiegel aus einer rotierenden Flüssigkeit wäre für ein Großteleskop auf dem Mond besonders geeignet.

Laval (Kanada) - Ionische Flüssigkeiten erwiesen sich bei Experimenten einer internationalen Forschergruppe nun als ideales Trägermaterial für derartige Spiegel. Den Wissenschaftlern gelang es, durch die Beschichtung einer ionischen Flüssigkeit mit Chrom und Silber ein hohes Reflexionsvermögen zu erzielen, das zudem über Monate hinweg stabil blieb. Das Team berichtet im Fachblatt "Nature" über seine Versuche.

"Ein optisch-infrarotes Teleskop mit 20 bis 100 Metern Öffnung auf dem Mond könnte noch 100- bis 1000-mal schwächere Objekte beobachten als selbst die nächste Generation der Weltraumteleskope", schreiben Ermanno Borra von der Université Laval in Kanada und seine Kollegen. Seit Anfang der 1990er Jahre verfolgt Borra deshalb das Konzept eines Mondteleskops mit einem flüssigen Spiegel. Denn ein solcher Flüssigspiegel hätte ein erheblich geringeres Gewicht als ein herkömmlicher Glasspiegel und würde durch seine Rotation stets die ideale Parabelform behalten. Irdische Prototypen mit Quecksilber als Spiegelflüssigkeit funktionieren bereits. Doch metallische Flüssigkeiten sind für Beobachtungen im Infrarotbereich nicht geeignet, da sie bei den nötigen Temperaturen von unter 175 Kelvin (minus 98 Grad Celsius) fest werden.

Die ideale Spiegelflüssigkeit für ein Mondteleskop muss also einen sehr niedrigen Schmelzpunkt besitzen, darf im Vakuum nicht verdampfen und muss zudem möglichst stark reflektieren. Die ersten beiden Bedingungen werden von ionischen Flüssigkeiten erfüllt. Dabei handelt es sich um "flüssige Salze", Flüssigkeiten also, die ausschließlich aus Ionen -- elektrisch geladenen Atomen -- bestehen. Borra und sein Team verwendeten eine kommerziell erhältliche Flüssigkeit, 1-Äthyl-3-Methylimidazolium-Äthylsulfat, deren Schmelzpunkt gerade bei 175 Kelvin liegt. Um ein hohes Reflexionsvermögen zu erzielen, bedampften die Forscher diese Flüssigkeit im Vakuum mit Chrom und Silber. Es ist das erste Mal, dass eine solche Vakuumbedampfung bei einer Flüssigkeit vorgenommen wurde.

Borra und sein Team erreichte auf diese Weise ein Reflexionsvermögen von etwa 80 Prozent. Das sei "zwar noch nicht adäquat, aber alles weitere ist nur noch eine Sache technischer Verbesserungen", so die Forscher. Immerhin gebe es mindestens eine Million unterschiedlicher ionischer Flüssigkeiten mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, also "eine phänomenal breite Auswahl, um die Eigenschaften des flüssigen Substrats in Bezug auf Schmelzpunkt und Verdampfung zu optimieren."

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2007/ionische-fluessigkeiten-ideal-fuer-fluessige-teleskopspiegel/