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19. September 2008   392/08   Forschung

Entscheidender Schritt zur Entwicklung neuer Nano-Laser
Aufsehenerregende Arbeit von Oldenburger Physikern

Oldenburg. Ganz besondere internationale Aufmerksamkeit hat ein am 12. September 2008 in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlichter Beitrag der Gruppe von Prof. Dr. Christoph Lienau, Institut für Physik der Universität Oldenburg, zum Bereich Nano-Optik hervorgerufen. Die Arbeit der Oldenburger Forscher wurde als so bedeutend und richtungsweisend bewertet, dass sie am 16. September 2008 als „Physical Review Focus“ einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt wurde (http://focus.aps.org/story/v22/st9).

Der Oldenburger Gruppe um Dr. Parinda Vasa und Lienau konnte - in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Deutschland, den USA und Korea - erstmals analysieren, wie Licht und Elektronen in Nanostrukturen aus Metallen und Halbleitern miteinander in Wechselwirkung stehen. „Die optischen Eigenschaften von metallischen Nanostrukturen werden zur Zeit von vielen Forschern in der Welt sehr intensiv untersucht, da diese Strukturen es ermöglichen, eine ganz neue Klasse optischer Mikroskope zu bauen und eine Vielzahl von Anwendungen in optischen Metamaterialien, in der Biosensorik oder sogar in der Krebsvorsorge versprechen“, so Lienau. Die große Herausforderung bestehe aber darin, Licht für längere Zeiten in metallischen Strukturen zu speichern.

Dies könnte möglicherweise in zusammengesetzten Nanostrukturen aus Metallen und Halbleitern gelingen. Bislang weiß man aber noch relativ wenig darüber, wie Licht und Elektronen in solchen komplexen Nanostrukturen miteinander in Wechselwirkung stehen. Zusammen mit der Gruppe von Prof. Dr. Gregory J. Salamo von der University of Arkansas (USA) und der Gruppe von Prof. Dr. Dai-Sik Kim von der Seoul National University (Südkorea) gelang es den Oldenburger Physikern nun, Halbleiter-Metall-Nanostrukturen zu entwerfen und herzustellen, mit denen diese Wechselwirkung erstmals im Detail untersucht werden konnte. Eine fundierte theoretische Analyse der experimentellen Daten erfolgte in Kooperation mit der Gruppe von Prof. Dr. Erich Runge von der Technischen Universität Ilmenau.

Kobus Kuipers vom AMOLF Institut in Amsterdam (Niederlande) lobt in Physical Review Focus die wissenschaftliche Bedeutung der Studie und besonders die vielfältigen möglichen Anwendungen der neuen Erkenntnisse. Die Arbeit gilt als ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu neuen Nanolasern und könnte darüber hinaus helfen, neue optische Computer oder auch verbesserte Solarzellen zu entwickeln.

Quellen: 1. „Lights and electrons cooperate“, Physical Review Focus vom 16. September 2008 (http://focus.aps.org/story/v22/st9).
2. “Coherent Exciton-Surface-Plasmon-Polariton Interaction in Hybrid Metal-Semiconductor Nanostructures“, P. Vasa, R. Pomraenke, S. Schwieger, Yu. I. Mazur, Vas. Kunets, P. Srinivasan, E. Johnson, J. E. Kihm, D. S. Kim, E, Runge, G. Salamo, and C. Lienau.
Phys. Rev. Lett. 101, 116801 (http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e116801)

Bildunterschrift:
Goldene Wellen: Die Computersimulation zeigt die elektrische Feldstärke in der Umgebung von nanoskaligen Goldstreifen (Abbildung im Querschnitt), wenn diese mit Infrarotlicht bestrahlt werden. In einer Versuchsreihe wurde die Wechselwirkung zwischen den Oberflächenplasmonen des Goldes – zusammengesetzten Wellen aus elektromagnetischen Feldern und Elektronen – und den Elektronen in der darunter liegenden Halbleiterschicht nachgewiesen.

ⓚ	Kontakt: Prof. Dr. Christoph Lienau, Institut für Physik, AG Ultraschnelle Nano-Optik, Tel.: 0441/798-3485, E-Mail: christoph.lienauuni-oldenburg.de

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