Verbesserte Lichtausbreitung für neuartige optische Bauelemente
Die Nanooptik hat mit der Untersuchung der Eigenschaften und des Verhaltens von Licht in Größenordnungen zu tun, die sehr viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind. Die Untersuchung von Oberflächenplasmonen (surface plasmon, SP) ist ein Teilgebiet der Nanooptik, das zunehmend an Interesse gewinnt. Oberflächenplasmonen sind elektromagnetische Oberflächenwellen bzw. sich ausbreitende Wellen schwingender freier Elektronen, deren Bewegung eine Ladung trägt oder den elektrischen Strom in Metallen "leitet". Die Beobachtung, dass das Vorhandensein von Oberflächenplasmonen die Lichttransmission durch dünne Metallplatten, auf denen winzige Löcher mit einem Durchmesser kleiner als die Wellenlänge des Lichts angeordnet sind, verstärken kann, und zwar weit über das durch die mathematische Theorie vorhergesagte hinausgehend, hat Chancen von Nanooptik-Anwendungen ahnen lassen, die bisher nicht genutzt werden konnten. Die am SPP-Projekt ("Surface plasmon photonics") arbeitenden EU-Forscher wollten das Verständnis der Oberflächenplasmonen und deren Manipulierbarkeit mittels Techniken auf Nanoebene erheblich verbessern. Fortschritte auf diesem Gebiet bereiten den Weg für eine Vielzahl neuer photonischer Bauelemente und Geräten auf Grundlage von Bildplänen (Lichtemissionbildern). Die Forscher konzentrierten sich insbesondere auf das Verständnis der Beziehung (der Kopplung) zwischen Licht und Oberflächenplasmonen und verfolgten das Ziel, die Ausbreitung der Oberflächenplasmonen zu steuern und neuartige Bauelemente auf Basis von Oberflächenplasmonen zu entwickeln. Den SPP-Projektmitgliedern gelang die erfolgreiche Entwicklung eines Nanofabrikationsverfahren zur Herstellung dünner Metallschichten mit kleinen Anordnungen von Löchern, die als Gitter eingesetzt werden, um Licht und Oberflächenplasmonen zu koppeln. Überdies entwarfen sie ein Computermodell von Oberflächenplasmonen-Strukturen, das die Berechnung der Kopplungseffizienz ermöglicht. Zu den Projektergebnissen gehörte eine Proof-of-Concept-SP-Schaltung sowie die Herstellung von Strukturen in Form von Mustern, welche die Transmissionseffizienz von Lichtdioden (LED) steigern. Die Resultate des SPP-Projekts demonstrierten die Realisierbarkeit der Nutzung von Oberflächenplasmonen für Bildpläne sowie der Bereitstellung eines Rechenmodell zur Berechnung der Kopplungseffizienz zwischen Licht und Oberflächenplasmonen - beides von entscheidender Bedeutung für den zukünftigen Entwurf und Bau photonischer Bauelemente. Die Ausnutzung dieser Ergebnisse könnte Europa eine führende Position in der Bildplan-Revolution verschaffen, ermöglicht durch ein verbessertes Verständnis der Eigenschaften und des Verhaltens von Oberflächenplasmonen.
