Metamaterialien für bessere Transformationsoptik
Plasmonische Materialien ermöglichen die Lichtbegrenzung im Nanometerbereich bis hin zur Hochgeschwindigkeitsverarbeitung von Signalen und fördern so die nächste Generation von Informationsverarbeitungsgeräten. Neue plasmonische Materialien (keine Metalle) und optische Materialien mit metallähnlichem Verhalten haben seit einiger Zeit wegen ihres Potenzials großes Interesse geweckt. Das EU-finanzierte Projekt ATOMIC (Advanced transformation optical materials for bio-imaging and light-concentration) befasste sich nun näher mit solchen Substanzen, u.a. einem neuen Sauerstoff-abgereicherten Aluminium-dotierten Zinkoxid (AZO). Bei dem erstmals hergestellten transparenten leitfähigen Oxid kann auf den üblichen Kompromiss zwischen Größe und Geschwindigkeit extern veränderter optischer Eigenschaften verzichtet werden. Experimente mit dünnen AZO-Filmen zeigten eine sechsfache Verstärkung des nichtlinearen Kerr-Brechungsindexes bei Wellenlängen im 1300 nm-Bereich, was zu ultraschnellen lichtinduzierten Veränderungen des Brechungsindexes führt und damit neue Möglichkeiten für die optische Signalverarbeitung und Rechentechnik eröffnet. In der Klasse der Nitride entschieden sich die Forscher für Titannitrid, das eine mögliche Alternative zu herkömmlichen Metallen sein könnte, um verlustarme plasmonische Wellenleiter zu generieren. Die durchgeführten Versuche deckten einen breiten Wellenlängenbereich ab. Dabei reduzieren plasmonische Verbindungen Signalverzögerungen, was sie als Grundkomponenten für nanophotonische Schaltungen prädestiniert. Die Ergebnisse von ATOMIC können die Entwicklung künftiger disruptiver Technologien beschleunigen, etwa die hitzeunterstützte magnetische Aufzeichnung, mit der sich die Datenspeicherung enorm verbessern lässt. Bislang wurden die 13 wissenschaftlichen Publikationen von der Forschung interessiert aufgenommen, wie aus 250 Zitaten zur Projektforschung hervorgeht.
Schlüsselbegriffe
Metamaterialien, Transformationsoptik, Plasmonic, ATOMIC, Nitrid
