Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, eine dreidimensionale Struktur zu erzeugen, die Licht rückwärts bricht. Die aus Metamaterialien bestehende Schichtstruktur besteht komplett aus Halbleitern und eröffnet damit zahlreiche Anwendungen, wie die Wissenschaftler in „Nature Materials“ berichten.
Natürliche Materialien brechen das Licht normalerweise immer nur in eine Richtung, wenn auch unterschiedlich stark. Wenn man beispielsweise einen Strohhalm in einem Wasserglas anschaut, erscheint er geknickt, weil die Lichtstrahlen im Wasser in einem anderen Winkel gebrochen werden als in der Luft. Wissenschaftlern ist es bereits vor einiger Zeit gelungen, künstliche Materialien, auch als Metamaterialien bezeichnet, zu schaffen, die das Licht entgegen der normalen Richtung brechen.
Ein Forscherteam um Claire Gmachl von der Princeton Universität hat nun erstmals eine dreidimensionale Struktur aus einem solchen Metamaterial entwickelt. Das Besondere daran: Es besteht vollständig aus wechselnden Schichten der Halbleiter Indium-Gallium-Arsenid und Aluminium-Indium-Arsen.
Dieses Material eröffnet damit Möglichkeiten der Anwendung nicht nur in der Telekommunikation oder als Instrumente für die medizinische Diagnostik, sondern auch in der Optik wie beispielsweise als Linse für bessere, hochauflösendere Mikroskope. Denn flache Linsen aus dem neuen Material könnten die bisher eingesetzten stark gekrümmten Linsen ersetzen und damit die Verzerrungen, die die Auflösung begrenzen, vermeiden. Nach Ansicht der Forscher wäre es mit solchen Linsen theoretisch möglich, sogar Objekte so klein wie einen DNA-Strang klar abzubilden.
Das jetzt erzeugte Metamaterial funktioniert bisher nur mit infrarotem Licht, aber die Wissenschaftler hoffen, die Technologie nun auch auf andere Wellenlängen ausdehnen zu können.
(National Science Foundation, 17.10.2007 – NPO)
