Unzählige kleine Goldkügelchen liegen zu Netzen und Feldern angeordnet im Strahlengang der Lichtwellenleiter, von denen der Laie erwarten würde, dass sie glasklar am besten ihren Zweck erfüllen sollten. Doch die Entdeckung von Physikern des Max-Planck-lnstituts für Festkörperforschung in Stuttgart, der Philipps-Universität Marburg sowie der Universität Bonn könnte den Netzwerkelementen der Zukunft verblüffende Eigenschaften verschaffen. Der Schlüssel dazu liegt in so genannten Plasmonen - gemeinsamen Schwingungen von nur sehr schwach gebundenen Elektronen. Sie entstehen nur unter der elektromagnetischen Anregung charakteristischer Frequenzen.
Diesem Umstand verdankt kolloidales, also sehr fein verteiltes Gold seine einzigartige Farbkraft, beispielsweise in rot eingefärbten Kirchenfenstern. Fällt Licht auf die winzigen Goldpartikel, regt die richtige Lichtfrequenz - etwa jene des blauen Spektrums - in dem Edelmetall die Plasmonenschwingung an, deren Energie entweder als Licht abgestrahlt oder in Wärme umgewandelt wird. Im Ergebnis wird das blaue Licht zu großen Teilen absorbiert. Die Wissenschaftler trieben das Lichterspiel jetzt noch etwas weiter, indem sie die Goldteilchen zu einem zweidimensionalen, so genannten "photonischen" Kristall zusammenfügten. "Die jeweils rund hundert Nanometern großen Goldteilchen im Abstand von etwa mehreren hundert Nanometern bis zu wenigen Mikrometern auf einer Glasscheibe verteilt", erläutert Harald Gießen, Professor am Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn. Auf dieser präparierten Fläche sitzt ein Lichtwellenleiter, der das von einzelnen Goldteilchen bereits emittierte Licht auf jene Partikel weiterleitet, die noch nicht mitschwingen. So werde eine optimale Antwort aller Goldelemente erzielt.
Wird in dieses Arrangement eines rechtwinkligen Goldpunktfeldes auf einem 140 Nanometer dünnen bandartigen Lichtleiter aus Indium-Zinnoxid Licht eingestrahlt, tritt ein eigenartiges Phänomen auf: " Das Licht, das vorher absorbiert und in Wärme gewandelt wurde, wird wieder abgestrahlt, wenn es genau der kollektiven Anregung des Filterelements entspricht. Plötzlich dringt Licht durch, wo man keines erwarten würde", so Gießen. Weiterer Effekt: Das so gefilterte Licht besitzt eine exakt definierte Wellenlänge. Damit eignet sich das Phänomen ausgezeichnet für den Einsatz in Glasfasernetzen. Um deren Bandbreite noch zu erhöhen, reiten die Daten in verschiedenen Wellenlängen, sprich Farben, über den Leiter. Am Ende der Reise müssen diese Farben allerdings mit aufwändig herzustellenden Schichten aus dielektrischen Spiegeln wieder getrennt werden, damit die Informationen weiterverarbeitet werden können. "Unsere viel einfachere Filtertechnik könnte die gleiche Aufgabe bewerkstelligen", meint Gießen. Dabei könne die zu filternde Wellenlänge durch Abstand und Größe der Goldpartikel genau ausgewählt werden.
[Quelle: Mathias Schulenburg]
Diesem Umstand verdankt kolloidales, also sehr fein verteiltes Gold seine einzigartige Farbkraft, beispielsweise in rot eingefärbten Kirchenfenstern. Fällt Licht auf die winzigen Goldpartikel, regt die richtige Lichtfrequenz - etwa jene des blauen Spektrums - in dem Edelmetall die Plasmonenschwingung an, deren Energie entweder als Licht abgestrahlt oder in Wärme umgewandelt wird. Im Ergebnis wird das blaue Licht zu großen Teilen absorbiert. Die Wissenschaftler trieben das Lichterspiel jetzt noch etwas weiter, indem sie die Goldteilchen zu einem zweidimensionalen, so genannten "photonischen" Kristall zusammenfügten. "Die jeweils rund hundert Nanometern großen Goldteilchen im Abstand von etwa mehreren hundert Nanometern bis zu wenigen Mikrometern auf einer Glasscheibe verteilt", erläutert Harald Gießen, Professor am Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn. Auf dieser präparierten Fläche sitzt ein Lichtwellenleiter, der das von einzelnen Goldteilchen bereits emittierte Licht auf jene Partikel weiterleitet, die noch nicht mitschwingen. So werde eine optimale Antwort aller Goldelemente erzielt.
Wird in dieses Arrangement eines rechtwinkligen Goldpunktfeldes auf einem 140 Nanometer dünnen bandartigen Lichtleiter aus Indium-Zinnoxid Licht eingestrahlt, tritt ein eigenartiges Phänomen auf: " Das Licht, das vorher absorbiert und in Wärme gewandelt wurde, wird wieder abgestrahlt, wenn es genau der kollektiven Anregung des Filterelements entspricht. Plötzlich dringt Licht durch, wo man keines erwarten würde", so Gießen. Weiterer Effekt: Das so gefilterte Licht besitzt eine exakt definierte Wellenlänge. Damit eignet sich das Phänomen ausgezeichnet für den Einsatz in Glasfasernetzen. Um deren Bandbreite noch zu erhöhen, reiten die Daten in verschiedenen Wellenlängen, sprich Farben, über den Leiter. Am Ende der Reise müssen diese Farben allerdings mit aufwändig herzustellenden Schichten aus dielektrischen Spiegeln wieder getrennt werden, damit die Informationen weiterverarbeitet werden können. "Unsere viel einfachere Filtertechnik könnte die gleiche Aufgabe bewerkstelligen", meint Gießen. Dabei könne die zu filternde Wellenlänge durch Abstand und Größe der Goldpartikel genau ausgewählt werden.
[Quelle: Mathias Schulenburg]