Die Größe eines Werkzeugs bestimmt normalerweise seine räumliche Auflösung. So kann beispielsweise ein Bohrloch nicht kleiner sein als der Durchmesser des verwendeten Bohrers. Ein neues, im Wissenschaftsmagazin Nature vorgestelltes Nano-Licht-Werkzeug überwindet dieses Dilemma und erschließt damit neuartige Möglichkeiten, Licht als universelles „Werkzeug“ einzusetzen – etwa bei der Steuerung chemischer Reaktionen, der Materialbearbeitung oder in der Optoelektronik.
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Die „Formung“ von grundlegenden Eigenschaften ultrakurzer Lichtimpulse findet im Forschungsgebiet der so genannten „Kohärenten Kontrolle“ bereits weit verbreitet Anwendung. Es erlaubt aufgrund der Interferenz zwischen Lichtwellen und anderen quantenmechanischen Systemen eine präzise Steuerung komplexer Prozesse. Es ist jedoch schwierig, diese Interferenz auf Längenskalen zu kontrollieren, die kleiner sind als die Wellenlänge des verwendeten Lichtes.
In einer Zusammenarbeit von Wissenschaftlern mehrerer Hochschulen ist diese gezielte Manipulation von Licht auf der Nanometer- und Femtosekundenzeitskala mit Hilfe der Technik der Lichtpulsformung nun gelungen. Eine Femtosekunde entspricht dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde, ein Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters.
Ultrakurze Lichtimpulse beleuchten Silberscheiben
In ihrem nano-physikalischen Experiment beleuchten die Wissenschaftler eine am Nano+Bio Center der TU Kaiserslautern hergestellte Anordnung von nanometergroßen Silberscheiben mit geformten ultrakurzen Lichtimpulsen. Durch Ausnutzung der lokalen Interferenzerscheinungen gelingt den Forschern in der Nähe der metallischen Nanostruktur eine gezielte Steuerung der Lichtfeldverteilung auf Längenskalen weit unterhalb der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts.
Die grundlegende Idee geht auf Tobias Brixner, Universität Würzburg, Walter Pfeiffer, Universität Bielefeld, und Javier García de Abajo, Instituto de Optica, Madrid zurück und bildete den Ausgangspunkt für die erfolgreiche Zusammenarbeit mit Martin Aeschlimann, TU Kaiserslautern und Michael Bauer, Universität Kiel.
(idw – Universität Kaiserslautern, 19.03.2007 – DLO)
