Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Feld der Nanophotonik - Stuttgarter Physiker erforschen Stereometamaterialien

23.02.2009
Rechts- und linksdrehende Milchsäuren sind ein Beispiel für die Stereochemie, einem Forschungszweig der Chemie, der untersucht, welchen Einfluss die räumliche Struktur der Bestandteile eines Moleküls auf die elektronischen und optischen Eigenschaften der Moleküle hat.

Physiker am 4. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart unter Leitung von Prof. Harald Giessen haben diese Ideen aus der Chemie aufgegriffen und auf das Gebiet der Nano-Optik und Photonik übertragen. Über die Ergebnisse berichtet die führende Zeitschrift "Nature Photonics" in ihrer Märzausgabe im Rahmen der Titelgeschichte.*)

Gemeinsam mit Kollegen der Nanjing University/China stellten die Stuttgarter Wissenschaftler winzige Metall-Nanostrukturen her, die nur etwa 100 Nanometer groß waren. Diese ordneten sie auf verschiedene Arten räumlich dreidimensional an, und zwar so, dass sich die einzelnen Anordnungen nicht durch Drehungen oder Spiegelungen ineinander überführen ließen. Als Bausteine dienten dabei U-förmige so genannte Split-Ring-Resonatoren aus Gold, die auch schon als Bausteine für Metamaterialien bekannt geworden sind.

Es stellte sich heraus, dass bei der Verdrehung der einzelnen Elemente gegeneinander die elektronischen und optischen Eigenschaften stark variierten. Das grundlegend neue Element bei diesen "Stereometamaterialien" ist eine zusätzliche magnetische Kopplung der einzelnen Bausteine untereinander, die gewöhnlich in Molekülen nicht auftritt. Dort dominieren üblicherweise die elektrischen Eigenschaften. In metallischen Metamaterialien hingegen können die magnetischen Effekte um ein Vielfaches größer sein als in Molekülen.

Durch Variation des Verdrillwinkels lassen sich die Verhältnisse von elektrischer und magnetischer Kopplung sehr genau einstellen. Bei einer Verdrillung von ungefähr 60 Grad kompensieren sich die elektrischen und magnetischen Effekte ziemlich genau. Dann treten die höheren Ordnungen der Wechselwirkung, nämlich Quadrupol- und Oktupoleffekte zutage, die in Molekülen nur schwer zu finden sind.

Die Stuttgarter Gruppe stellte eine ganze Serie von Stereometamaterialien her. Sie bediente sich dabei eines Verfahrens, wie es auch in der Halbleiterchip-Industrie verwendet wird: Lage für Lage werden Metallnanostrukturen übereinander gestapelt mit dielektrischen isolierenden Abstandsschichten dazwischen. Die Forscher versprechen sich von ihrer Arbeit die Erschließung eines ganz neuen Feldes in der Nanophotonik, bei dem sowohl die räumliche Anordnung als auch die elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Nanostrukturen in zukünftige Strukturen mit integriert werden. Anwendungen ähnlich der Flüssigkristalle zur chiralen (das heiß rechts- und linkshändischen) Beeinflussung der Polarisation oder bei der Effizienzsteigerung von Solarzellen mithilfe der Elektronenschwingungen in den Metall-Nanostrukturen könnten die Folge sein.

*) Na Liu, Hui Liu, Shining Zhu and Harald Giessen: "Stereometamaterials", Nature Photonics, advance online publication 22. Feb. 2009,

DOI: http://dx.doi.org/10.1038/NPHOTON.2009.4

Weitere Informationen bei Prof. Harald Giessen, 4. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685-65111, e-mail giessen@physik.uni-stuttgart.de

Ursula Zitzler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de
http://dx.doi.org/10.1038/NPHOTON.2009.4

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie