Erzeugung extremer UV-Strahlung mit Lasern an Nanostrukturen
Mini-Antennen aus Gold konzentrieren Licht auf kleinstem Raum.
Wissenschaftlern der Universität Göttingen und der Universität Leipzig ist es gelungen, die Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung an Nanostrukturen mit Laserpulsen in ein neues Licht zu rücken. Die Forscher um Claus Ropers vom Courant Forschungszentrum „Nanospektroskopie und Röntgenbildgebung“ der Universität Göttingen und Bernd Abel von der Fakultät für Chemie und Mineralogie der Universität Leipzig konnten einen bisher in großen Teilen unverstandenen physikalischen Mechanismus aufklären.
Abb.: Die Forscher stellten antennenartige metallische Nanostrukturen her, indem sie mit Hilfe eines Ionenstrahls definierte geometrische Formen aus einem glatten Goldfilm schnitten. (Bild: U. Göttingen)
Die Forscher stellten zunächst antennenartige metallische Nanostrukturen her, indem sie mit Hilfe eines Ionenstrahls definierte geometrische Formen aus einem glatten Goldfilm schnitten. Wurden diese Lichtantennen dann von einem extrem kurzen Laserpuls von wenigen Femtosekunden beleuchtet, verstärkte sich an den Spitzen der Strukturen das vorher schon sehr intensive Lichtfeld. Dadurch liessen sich Edelgasatome in der Nähe der Spitze anregen. Das vom Laser stammende Licht wurde durch die Abstrahlung der angeregten Edelgasatome zum Teil in extrem kurzwellige Strahlung verwandelt, deren Wellenlänge im Bereich von 50 bis 150 Nanometern lag. Die Wissenschaftler vergleichen die Funktionsweise der Nanostrukturen mit der von vielen extrem kleinen Blitzableitern, die das Lichtfeld „aufsammeln“ und wie Linsen auf nanometergroße Bereiche konzentrieren.
Ein solcher Effekt in Nanostrukturen wurde von koreanischen Wissenschaftlern vor knapp vier Jahren erstmalig beschrieben. Das Ziel der Bemühungen war es, eine kleine Tischquelle für extreme UV-Strahlung zu entwickeln. Diese wäre nicht nur ein einzigartiges kompaktes Werkzeug für die Grundlagenforschung, sondern könnte auch für die Nanolithographie, also für die Herstellung von Computerchips der nächsten oder übernächsten Generation, eingesetzt werden.
Nach weltweiten Bemühungen, den Effekt zu reproduzieren und zu erklären, haben die Göttinger und Leipziger Forscher die Grundlagen nun in mehr zwei Jahren intensiver Forschung erarbeitet. Anders als ursprünglich in dem viel beachteten Artikel aus dem Jahre 2008 beschrieben, beruht die Erzeugung der kurzwelligen Strahlung nicht auf einer laserartigen gerichteten Abstrahlung, sondern ist vielmehr auf eine ungerichtete ultraviolette Fluoreszenz des Edelgases in den Zwischenräumen der Nanostruktur zurückzuführen.
U. Göttingen / PH
