Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bahndrehimpuls von Plasmonen im Video

17.03.2017

Mit Licht große Datenmengen übertragen und sogar Materie bewegen, das sind Zukunftsvisionen von Physikern, die sich mit Plasmonik beschäftigen. Wissenschaftlern vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen ist es in Kooperation mit Kollegen aus Haifa (Israel), Kaiserslautern und Stuttgart gelungen, nanometerkleine Lichtstrudel auf einer Metalloberfläche zu erzeugen und sie im Takt von Attosekunden zu filmen.

Was auf dem Bildschirm erscheint, sieht aus wie eine sich drehende Lakritzschnecke. Tatsächlich ist es die spiralförmige Bewegung einer durch Licht angeregten Elektronenwelle (Plasmon) auf einer Metalloberfläche, aufgenommen aus Einzelbildern mit einem Abstand von unvorstellbaren 100 Trillionsteln einer Sekunde.


Lichtspirale auf Gold

Uni Stuttgart

Dazu haben Forscher der Universität Stuttgart einkristalline Goldinselchen angefertigt und per fokussierter Ionenstrahl-Lithographie eine Windung einer Archimedischen Spirale – den Ursprung der Lakritzschnecke – in die Oberfläche geritzt. Beschießt man diese mit einem Femtosekunden-Laserpuls, so nehmen die entstehenden Plasmonen genau diese Form an und rotieren in der Zeit als Spirale auf der Goldoberfläche.

Zu Abbildung bedienen sich die Wissenschaftler der zeitaufgelösten 2-Photon-Photoemissionsmikroskopie (2PPE), die nur eine Handvoll Arbeitsgruppen weltweit beherrschen: Forscher der Universität Kaiserslautern und der Universität Duisburg-Essen regen dazu mit einem ersten Femtosekundenpuls das Plasmon an.

In variablem Abstand von wenigen Attosekunden bis Femtosekunden folgt anschließend ein zweiter Laserpuls, der konstruktive und destruktive Interferenz detektiert. Vergrößert man den zeitlichen Abstand zwischen anregendem (pump) und detektierendem Laserpuls (probe) bei jedem Ansatz um rund 100 Attosekunden, so ergibt sich aus der Summe der aneinandergefügten Bilder ein Film des rotierenden Plasmons.

Es zeigte sich, dass bei jeder Anregung zwei Plasmonen unterschiedlicher Wellenlänge entstanden: Eines auf der sichtbaren Goldoberfläche und eines auf der unteren Grenzfläche zwischen Gold und Siliziumsubstrat.

Die untere Spirale war dabei mit einer Wellenlänge von rund 180nm deutlich kleiner als ihr oberes Pendant (780 nm) und wurde vom Team um CENIDE-Physiker Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf der Universität Duisburg-Essen untersucht: Ihre geringe Größe öffnet die Tür zu möglichen neuen Anwendungen in der Optik, in der es auf möglichst kleine Wellenlängen ankommt, um die Beugungsgrenze zu unterschreiten.

Die sichere und schnelle Übertragung großer Datenmengen per Glasfaserkabel ist dabei eine Option. „Wir denken aber auch schon darüber nach, Materie zu bewegen“, so Meyer zu Heringdorf. „Dafür müsste ein Partikel im Zentrum der Spirale liegen und mit ihr interagieren.“ Dann könnte ein Lichtpuls ausreichen, um ein Nanopartikel zu drehen und eine Funktion in Gang zu setzen.

Originalpublikation: Spektor et al., SCIENCE 355 (2017) S. 1187
DOI: 10.1126/science.aaj1699

Weitere Informationen: Prof. Dr. rer. nat. Frank Meyer zu Heringdorf, Fakultät für Physik, 0203 379-1465, meyerzh@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, 0203/ 379-8176, birte.vierjahn@uni-due.de

Weitere Informationen:

http://science.sciencemag.org/content/sci/suppl/2017/03/15/355.6330.1187.DC1/aaj...

Beate Kostka M.A. | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie