Ein Turbo für die Glasfaser

Es sind Zukunftsvisionen von Physikern, die sich mit Plasmonik beschäftigen: Mit der Hilfe von Licht große Datenmengen zu übertragen, als das heute per Glasfaserkabel möglich ist und sogar Materie zu bewegen. Die Grundlagenforschung dazu betreiben Wissenschaftler am Center for Nanointegration (Cenide) der Universität Duisburg Essen (UDE). In Kooperation mit Kollegen aus Haifa (Israel), Stuttgart und Kaiserslautern ist es ihnen nun gelungen, nanometerkleine Lichtstrudel auf einer Metall-Oberfläche zu erzeugen und sie in Superzeitlupe mit billiardenfacher Verlangsamung zu filmen.

Es sind Zukunftsvisionen von Physikern, die sich mit Plasmonik beschäftigen: Mit der Hilfe von Licht große Datenmengen zu übertragen, als das heute per Glasfaserkabel möglich ist und sogar Materie zu bewegen. Die Grundlagenforschung dazu betreiben Wissenschaftler am Center for Nanointegration (Cenide) der Universität Duisburg Essen (UDE). In Kooperation mit Kollegen aus Haifa (Israel), Stuttgart und Kaiserslautern ist es ihnen nun gelungen, nanometerkleine Lichtstrudel auf einer Metall-Oberfläche zu erzeugen und sie in Superzeitlupe mit billiardenfacher Verlangsamung zu filmen.

Über ihre Entdeckung, die möglicherweise einen Weg zu neuen Anwendungen in der Optik weist, berichten die Forscher in der Wissenschaftszeitschrift Science. In die Oberfläche einer hochpräzisen Goldschicht haben sie eine Archimedische Spirale geritzt. Beschießt man diese mit einem ultrakurzen Laserpuls, nehmen die entstehenden Elektronenwellen, sogenannte Plasmonen, die Form der Spirale an und rotieren auf der Goldoberfläche. „Man kann also der Lichtwelle ein Bahn-Drehmoment aufprägen“, erläutert Prof. Dr. Frank Meyer-zu Heringdorf (UDE), „das könnte die Übertragungsgeschwindigkeit in einer Glasfaser verzehn- oder verhundertfachen“.

Zur Abbildung des Vorgangs bedienten sich die Wissenschaftler der Photoemissonsmikroskopie (2PPE), die nur eine Handvoll Arbeitsgruppen weltweit beherrschen. Die aneinandergefügten Bilder ergeben einen Film des rotierenden Plasmons. Festgestellt haben die Forscher, dass sich jeweils zwei Spiralen bilden: Eine auf der Goldoberfläche und eine zweite, deutlich kleinere, auf der unteren Grenzfläche, wo das Gold auf Silizium aufliegt. „Die geringe Größe könnte die Tür für optische Anwendungen öffnen, bei denen es auf möglichst kleine Wellenlängen ankommt“, erklärt Meyer-zu Heringdorf.

Mit der schnelleren Datenübertragung per Glasfaser ist noch nicht Schluss: „Wir denken auch schon drüber nach, Materie zu bewegen“, berichtet der Wissenschaftler. „Dann müsste ein Partikel im Zentrum der Spirale liegen und mit ihr interagieren.“

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