Die Beugungsgrenzen für Infrarotlicht umgehen

  • 04. April 2011

Antennen und Goldleiter fokussieren Licht auf ein Hundertfünfzigstel seiner Wellenlänge.

Beim Fokussieren von Licht sind der Fokusgröße durch die Beugung Grenzen gesetzt, welche mit der Wellenlänge skalieren. Insbesondere für langwelliges Licht – wie das Infrarote – stellt dies eine starke Beschränkung in der Anwendung dar. Wissenschaftlern aus San Sebastian und Bilbao gelang es jetzt, Konzepte aus dem Regime von Radiowellen zu übertragen um mit infrarotem Licht eine Fokusgröße von λ/150 zu realiseren.

Links ist der schematische Aufbau der Goldleiter mit Antenne und Fokussierung zu sehen, rechts die mittels Nahfeldmikroskopie vermessene Feldstärke – mit einem deutlichen Hotspot.

Abb.: Links ist der schematische Aufbau der Goldleiter mit Antenne und Fokussierung zu sehen, rechts die mittels Nahfeldmikroskopie vermessene Feldstärke – mit einem deutlichen Hotspot. (Quelle:M. Schnell, CIC nanoGUNE)

Dies gelang mittels zweier, paralleler Leiter, die sich an einem Ende verjüngten und ihren Abstand verringerten. Am entgegengesetzten Ende befindet sich eine Antenne, über die durch Einstrahlung infraroten Lichtes (λ=9,3 µm) Oberflächenplasmonen angeregt werden. Diese propagieren entlang der Drähte und werden an den verjüngten Enden auf die gewünschte Größe (λ/150 = 60 nm) fokussiert. Mittels Nahfeldmikroskopie wurde dann die elektrische Feldverteilung im System bestätigt.

Solche „Optiken“ ermöglichen z.B. Instrumente für die Infrarotspektroskopie zu Miniaturisieren und könnten beim Bau chemischer oder biologischer Sensoren, zum Beispiel auf integrierten Laborchips („Lab-on-a-Chip“), Anwendung finden.

Konrad Kieling

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