Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille

16.08.2017

Klimaforscher, Teilchenphysiker und Wissenschaftler, die das menschliche Gehirn verstehen wollen, eint ein Problem: Heutige Computer auf Basis von Siliziumchips sind für die umfangreichen Datensätze zu langsam. Eine Lösung könnten optische Technologien bieten, die mit Lichtgeschwindigkeit arbeiten – doch die optischen Bauteile wären prinzipbedingt riesig. Physikern der Universität Duisburg-Essen (UDE) ist es gemeinsam mit Kollegen der Universitäten Stuttgart und Haifa (Israel) nun gelungen, durch einen Trick Licht in einen kleineren Fleck zu fokussieren, als man es eigentlich für möglich hielt.

Was passiert mit Licht, wenn wir es durch eine Linse wie eine Lupe leiten? In der Schule haben wir gelernt, dass es in einem Punkt dahinter gebündelt wird. Doch so einfach funktioniert es leider nicht: Licht ist eben auch eine Welle. Hinter der Linse wird das Licht nicht genau auf einen einzigen Punkt fokussiert, bevor es wieder auseinanderläuft.


Künstlerische Darstellung der Strahltaille (Mitte).

Philip Kahl, UDE

„Wir sprechen eher von einer Strahltaille“, erläutert Prof. Dr. Frank Meyer zu Heringdorf vom Sonderforschungsbereich 1242 „Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne" an der UDE.

Genau diese Strahltaille sollte für viele optische Bauteile so klein wie möglich sein. Bei Licht ist die Grenze nach unten aber genau durch die Wellenlänge festgelegt: Mit 800 Nanometern (nm) Wellenlänge schwingendes Licht wird minimal auf einen Fleck von knapp 400 nm fokussiert – viel größer als die Halbleiterbauelemente, wo mit Strukturen kleiner als 20 nm gearbeitet wird.

Um das Problem zu umgehen, arbeiten die Wissenschaftler stattdessen mit Elektronenwellen, die sich ebenfalls nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, bei gleicher Frequenz aber eine kleinere Wellenlänge haben.

Dazu beschichtete die Gruppe in Stuttgart eine Unterlage aus Silizium mit einer nur rund 60 nm hohen, atomar glatten Goldschicht. Regt man diese Schicht mit Licht von 800 nm Wellenlänge an, werden die Elektronen im Gold in Schwingung versetzt und die Schwingung breitet sich an der oberen und unteren Oberfläche des Edelmetalls als Welle aus – ähnlich wie bei Wasser, in das man einen Stein geworfen hat.

Messungen ergaben, dass die an der Goldunterseite entlanglaufenden Elektronenwellen nur ein Dreizehntel der ursprünglich anregenden Lichtwellenlänge haben. Der Fokusfleck konnte so auf einen Durchmesser von 60 nm reduziert werden.

Über die Ergebnisse berichtet das Fachmagazin Science Advances.

Originalpublikation: B. Frank, P. Kahl, D. Podbiel, G. Spektor, M. Orenstein, L. Fu, T. Weiss, M. Horn-von Hoegen, T. J. Davis, F.-J. Meyer zu Heringdorf, H. Giessen: „Short-range surface plasmonics: Localized electron emission dynamics from a 60-nm spot on an atomically flat single-crystalline gold surface“, Sci. Adv. 3, e1700721 (2017)
DOI: 10.1126/sciadv.1700721

Beate Kostka M.A. | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-duisburg-essen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wuppertaler Forscher messen vom Weltraum aus die Temperatur der oberen Atmosphäre
18.01.2019 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Wie Moleküle im Laserfeld wippen
17.01.2019 | Forschungsverbund Berlin e.V.

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: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Im Focus: Flying Optical Cats for Quantum Communication

Dead and alive at the same time? Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have implemented Erwin Schrödinger’s paradoxical gedanken experiment employing an entangled atom-light state.

In 1935 Erwin Schrödinger formulated a thought experiment designed to capture the paradoxical nature of quantum physics. The crucial element of this gedanken...

Im Focus: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

Erstmalig in Nürnberg: Tagung „HR-Trends 2019“

17.01.2019 | Veranstaltungen

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

Zeitwirtschafts- und Einsatzplanungsprozesse effizient und transparent gestalten mit dem Workforce Management System der GFOS

18.01.2019 | Unternehmensmeldung

Der Schlaue Klaus erlaubt keine Fehler

18.01.2019 | Informationstechnologie

Neues Verfahren zur Grundwassersanierung: Mit Eisenoxid gegen hochgiftige Stoffe

18.01.2019 | Verfahrenstechnologie

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