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 VLT macht den präzisesten Test von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie außerhalb der Milchstraße
22.06.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Neue Phänomene im magnetischen Nanokosmos
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics