09.03.2026

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]

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