Lichtausbreitung auf der Nanoskala steuern
Internationale Kollaboration erarbeitet Ansatz für bessere Sensoren, schnellere Kommunikationssysteme und kleinere optische Geräte.
Die internationale Zusammenarbeit aus Theorie und Experimenten wurde von Wissenschaftler*innen der Abteilungen Physikalische Chemie und Theorie unseres Instituts zusammen mit Forschenden des Paul-Drude-Instituts und der University of Iowa geleitet. Sie hat eine neue Strategie demonstriert, um die Ausbreitung von Licht auf extrem kleinen Skalen zu kontrollieren. Das Team konzentrierte sich auf spezielle Wellen, Phononen-Polaritonen, die entstehen, wenn Licht mit den Schwingungen eines Kristalls wechselwirkt. Diese Wellen können auf winzige Längenskalen eingeschränkt und präzise in unterschiedliche Richtungen gelenkt werden. Dadurch sind solche Phononen-Polaritonen vielversprechend für zukünftige optische Technologien wie Sensoren, Lichtleiter und Chip-basierte Geräte.
Im Allgemeinen sind die Frequenzen, an denen diese Wellen auftreten, ausschließlich durch das Material selbst bestimmt und daher kaum kontrollierbar. Die neue Studie zeigt, dass der Austausch eines schwereren Sauerstoff-Isotops in einem 3D-Kristall namens β-Galliumoxid die Polaritonen-Frequenzen verschiebt, ohne das Verhalten des Materials zu verändern.
„Im Wesentlichen erhält man denselben Kristall, nur etwas schwerer, aber mit bemerkenswert unterschiedlichen optischen Eigenschaften“, sagt Giulia Carini, eine der Leiterinnen der Studie.
Durch diese einfache Veränderung können Forschende Licht auf Weisen lenken, die zuvor nicht möglich waren, und eine verlustarme, flexible Kontrolle von Licht auf der Nanoskala erreichen. Diese Entdeckung eröffnet Möglichkeiten zum Design kleinerer, effizienterer optischer und elektronischer Geräte und ebnet damit den Weg für die nächste Generation von nanophotonischen und optoelektronischen Technologien. [FHI / PDI / dre]
Weitere Informationen
- Originalveröffentlichung
G. Carini, M. Pradhan, E. Gelžinytė, et al., Spectral Tuning of Hyperbolic Shear Polaritons in Monoclinic Gallium Oxide via Isotopic Substitution, Adv. Mater. 38(11), e14561, Februar 2026; DOI: 10.1002/adma.202514561 - Lattice Dynamics Research Group (Alexander Paarmann), Department of Physical Chemistry, Fritz-Haber-Institut, Berlin
Anbieter
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-GesellschaftFaradayweg 4–6
14195 Berlin
Deutschland
Meist gelesen
Bazinga! Physiker lösen ein Problem aus The Big Bang Theory
Fusionsreaktoren könnten dazu beitragen, Licht in aus exotischen Skalaren gebildete Dunkle Materie zu bringen.
Brechungsindex-Mikroskop von TU-Wien-Forschenden zufällig entdeckt
Kombination völlig unterschiedlicher Mikroskopie-Methoden kann optische Dichte einer Probe punktgenau messen.
Teleportation zwischen zwei Quantenpunkten gelungen
Quanten-Wifi: Polarisationszustand eines einzelnen Photons per Freiraumverbindung zwischen zwei Universitätsgebäuden auf ein anderes übertragen.
MPP-Forscherinnen auf Spurensuche im Weltraum
Suche nach dem Ursprung des Amaterasu-Teilchens wirft neuen analytischen Ansatz für die Bestimmung von Quellen ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung ab.
Polaronbildung erstmals beobachtet
LMU-Forschende konnten ein Phänomen der Halbleiterphysik direkt messen, das bereits 1933 theoretisch beschrieben wurde.