Preisträger

Schlanke Multitalente

Zweidimensionale Anordnungen hochbrechender dielektrischer Nanoresonatoren bieten vielfältige neue Möglichkeiten, um Licht mit hoher Effizienz zu kontrollieren.

  • Isabelle Staude
  • 09 / 2017 Seite: 51

Mie-Resonanzen sind für die Lichtstreuung verantwortlich, die Schönwetterwolken ihre weiße Farbe verleiht. Weniger bekannt ist, dass sich maß­geschneiderte Mie-Resonanzen dielektrischer Designer-Nanopartikel einsetzen lassen, um Licht gezielt zu manipulieren. Damit ist es möglich, nano­meterdünne Metafilme zu konstruieren, welche künftig die Aufgaben konventioneller optischer Komponenten übernehmen und neue photonische Funktionalitäten bereitstellen könnten.

Das im 17. Jahrhundert von Christiaan Huygens formulierte Prinzip besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront den Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle bildet [1]. Entsprechend lässt sich die Wellenfront einer Lichtwelle durch Aufprägen einer räumlich variierenden Phasenverteilung kontrollieren. Dies ist der Schlüssel zu einer Reihe optischer Funktionalitäten wie Strahlablenkung, -formung und Fokussierung. Meist erfüllen diese Aufgaben konventionelle optische Komponenten wie Linsen, welche dem einfallenden Licht eine räumliche Phasenverteilung durch Propagation in einem transparenten Material über makroskopische Distanzen aufprägen.

Die Fortschritte in der Nanotechnologie ermöglichen es, diese Funktionen nun auch durch strukturierte Filme, die nur zehn bis wenige hundert Nanometer dünn sind, bereitzustellen. Dabei handelt es sich um so genannte photonische Metafilme bzw. -oberflächen [2]. Ähnlich wie dreidimensionale photonische Metamaterialien, die andere optische Eigenschaften als natürliche Materialien besitzen können [3], bieten Meta­filme zahlreiche Freiheitsgrade, die über diejenigen konventioneller optischer Komponenten hinausgehen. Beispiele sind eine lokal polarisationssensitive optische Antwort oder maßgeschneiderte Dispersion...

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