Prof. Dr. Detlef Lohse

Forschungsschwerpunkte: Blasendynamik und Sonolumineszenz, Kavitation, Mikro- und Nanofluidik, Zwei-Phasen-Strömung und Ultraschall-Akustik
Detlef Lohse ist Physiker und Strömungsforscher. Seine Forschungsschwerpunkte umfassen Blasendynamik und Sonolumineszenz, Kavitation, Mikro- und Nanofluidik, Zwei-Phasen-Strömung und Ultraschall-Akustik. Ihm gelang es, das seit 1934 unerklärte physikalische Phänomen der Sonolumineszenz aufzuklären, bei dem eine Flüssigkeit unter starken Druckschwankungen kurze, hochenergetische Lichtblitze aussendet.
Lohse und seine Ko-Autoren konnten ein Phasendiagramm des Phänomens erstellen und erklären das Leuchten als thermische Bremsstrahlung. Auslöser des Phänomens ist die so genannte Kavitation – die Bildung und Auflösung von gasgefüllten Hohlräumen in Flüssigkeiten – die mit Ultraschall künstlich erzeugt werden kann. Die neuen Hohlräume dehnen sich zuerst schnell aus, um anschließend zu implodieren. Beim Kollaps der Hohlräume entstehen ein kurzer Lichtblitz und Temperaturen von über 10.000 °C. Lohse erforschte das physikalische Phänomen an einer einzelnen leuchtenden Kavitationsblase, die er in einem Ultraschallfeld über längere Zeit stabil halten und untersuchen konnte.
Seine Faszination für unerklärte physikalische Phänomene hat Brücken zu einer Reihe anderer Disziplinen geschlagen. So kann die durch Ultraschall erzeugte Sonolumineszenz-Blase als ,,Mikrolabor“ genutzt werden, in dem kurzfristig sehr hohe Temperaturen erreicht und chemische Reaktionen in Gang gesetzt oder beschleunigt werden. Neben solchen sonochemischen Anwendungen auch im industriellen Maßstab führten Lohses Erkenntnisse zum Beispiel zur Verbesserung von Tintenstrahldruckern. In besonderem Maße profitiert dabei die Medizin: Seit einiger Zeit werden intravenös verabreichte Suspensionen von Mikroblasen als Kontrastmittel für Ultraschalldiagnostik verwendet. Ermöglicht durch die von Lohse gewonnenen Erfahrungen lässt sich das „Design“ der verwendeten Blasen gezielt anpassen, um die Qualität der Ultraschallbilder beträchtlich zu verbessern.
Der Strömungsforscher, der sowohl theoretisch als auch experimentell arbeitet, wies die von ihm beschriebene Sonolumineszenz auch im Tierreich nach. So erzeugt der Knall des im Meer lebenden Pistolenkrebses ebenfalls Lichtblitze.
Detlef Lohse widmet sich darüber hinaus weiteren ungelösten hydrophysikalischen Fragestellungen, etwa dem Verhalten von körnigen Stoffen in Treibsand und Einschlagkratern. So genannte Granulate wie Sand, Erde, Getreidekörner oder ähnliche körnige Stoffe sprengen die Vorstellungen von den klassischen Aggregatzuständen und verhalten sich in ihrer Masse sowohl wie Festkörper als auch wie Flüssigkeiten. Das überraschende Verhalten der granularen Materie ist aus dem Alltag oder dem Labor bekannt, aber in vielen Fällen noch nicht abschließend theoretisch erklärt. Das Verhalten granularer Materie besser zu erforschen und vorherzusagen, ist eine wichtige theoretische Voraussetzung beispielsweise für die Verhinderung von Erdrutschen nach Überschwemmungen oder Erdbeben, oder für industrielle Fertigungsprozesse und Lagerhaltung körniger Stoffe in Silos oder auf Halden.