Neues Senderwahlverfahren ebnet den Weg zu nanophotonischen Vorteilen
Europäische Forscher stützten sich auf Verfahren zur Einstellung der Radiofrequenz, um eine neue Möglichkeit zu erarbeiten, Licht im Nanobereich zu steuern. Die neuartige Methode könnte in der Entwicklung sensibler Biosensoren für die medizinische Diagnostik oder in extrem schnellen Photodetektoren für die Informationsverarbeitung Anwendung finden. "Durch Ausdehnung der Kreislauftheorie auf sichtbare und infrarote Frequenzbereiche gestaltet sich die Konzeption neuartiger Photonikgeräte und -detektoren bedeutend effizienter. Somit kann eventuell auch die Lücke zwischen diesen beiden Fachbereichen geschlossen werden", kommentierte Javier Aizpurua vom Center of Material Physics und vom Donostia International Physics Center in Spanien. Über Antennen können elektromagnetische Wellen gesendet oder empfangen werden. Optische Antennen wurden unterdessen entwickelt, um sichtbares oder infrarotes Licht zu empfangen bzw. zu senden. Zudem können diese Licht auf winzige Bereiche im Nanometerspektrum konzentrieren (ein Nanometer entspricht einem Milliardstel eines Meters). Im Rahmen dieser Studie, die im Fachmagazin Nature Photonics veröffentlicht wurde, untersuchten Wissenschaftler aus Deutschland, Spanien und den USA sogenannte Spaltantennen. Diese bestehen aus zwei parallel nebeneinander angeordneten und durch eine Minutenspalte getrennten Goldstäben im Nanomaßstab. Diese Spaltantennen sind äußerst effizient, ihre Leistung kann jedoch durch das Vorhandensein von Molekülen oder Halbleitern innerhalb der Spalte beeinträchtigt werden. Frühere Arbeiten deuteten an, dass dieses Phänomen, auch als Spaltfüllung bezeichnet, zur Feinabstimmung der Resonanz optischer Antennen nutzbar gemacht werden könnte. Die Forscher stellten diese Ideen auf die Probe, indem sie unterschiedlich große Metallbrücken über der Spalte platzierten. Sie nutzten dann ein Nahfeldmikroskop, um zu beobachten, wie sich die jeweiligen Brücken auf die Leistung der Antennen auswirken. "Durch Beobachtung der Oszillationen im Nahfeld der verschiedenen Antennen über unser neuartiges Nahfeldmikroskop konnten wir direkt veranschaulichen, wie sich Substanzen innerhalb der Spalte auf die Antennenresonanz auswirken", erklärte Rainer Hillenbrand, Leiter der Nanooptics-Gruppe am neu eröffneten Forschungsinstitut CIC nanoGUNE in Spanien. "Die Effekte könnten auf interessante Weise Anwendung bei der Ausrichtung optischer Antennen finden." Die Experimente der Wissenschaftler bestätigten die Theorie, dass die Spaltfüllung zur effektiven Manipulation und Kontrolle der Felder von Spaltantennen genutzt werden kann. "Zielgerichtete Antennenladung bietet eine ausgezeichnete Möglichkeit, komplexe Antennenkonfigurationen innerhalb von kohärenten Kontrollanwendungen, adaptiver Nanooptik und Metamaterialien zu arrangieren", schreiben die Wissenschaftler. Ihre Schlussfolgerung lautet: "Dies ebnet den Weg zur Konzeption von Nahfeldmustern, ohne die Antennenlänge ändern zu müssen, was sich für die Entwicklung kompakter und integrierter nanooptischer Geräte als überaus wertvoll erweisen könnte."
Länder
Deutschland, Spanien, Vereinigte Staaten