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Revolutionäre Einblicke Neue Mikroskopie macht sogar Nanostrukturen sichtbar

Quelle: Fritz-Haber-Institut 2 min Lesedauer

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Wissenschaftler der Abteilung Physikalische Chemie am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft haben eine bahnbrechende Entdeckung im Bereich der Nanotechnologie gemacht ...

Hier kreuzen sich nicht die Laserschwerter von Luke Skywalker, Obi Wan Kenobi und Darth Vader. Das hier symbolisiert einen mikroskopischen Trick, wie man Strukturen sichtbar machen kann, die kleiner sind als Lichtwellen. Forscher vom Fritz-Haber-Institut haben das erreicht ...(Bild: Fritz-Haber-Institut)
Hier kreuzen sich nicht die Laserschwerter von Luke Skywalker, Obi Wan Kenobi und Darth Vader. Das hier symbolisiert einen mikroskopischen Trick, wie man Strukturen sichtbar machen kann, die kleiner sind als Lichtwellen. Forscher vom Fritz-Haber-Institut haben das erreicht ...
(Bild: Fritz-Haber-Institut)

Ihr Artikel in Advanced Materials mit dem Titel „Spectroscopic and Interferometric Sum-Frequency Imaging of Strongly Coupled Phonon Polaritons in SiC Metasurfaces " stellt demnach eine neuartige Mikroskopiemethode vor, die eine beispiellose Visualisierung von Nanostrukturen und deren optischen Eigenschaften ermöglicht, wie man aus Forscherkreisen betont. Metamaterialien, die im Nanomaßstab konstruiert werden, weisen nämlich einzigartige Eigenschaften auf, die natürlich vorkommende Materialien nicht haben. Diese Eigenschaften resultieren aus ihren nanoskaligen Bausteinen, die bisher aufgrund ihrer Winzigkeit (kleiner als die Wellenlänge des Lichts) schwer zu beobachten waren. Die Forschung des Teams überwindet aber nun diese Einschränkung, indem sie eine neue Mikroskopietechnik einsetzt, die gleichzeitig sowohl die Nano- als auch die Makrostrukturen dieser Materialien sichtbar machen kann.

Enthüllung der Nanowelt ebnet den Weg für flache Optiken

Die Haupterkenntnis dieser Forschung sei ein methodischer Durchbruch, der die Visualisierung von Strukturen ermöglicht, die zuvor mit traditioneller Mikroskopie zu klein waren, um gesehen zu werden. Durch die, wie es heißt, innovative Nutzung von Licht, haben die Wissenschaftler nun aber herausgefunden, wie man eine Farbe des Lichts innerhalb der Struktur „einfangen" und durch Mischen mit einer zweiten Farbe, die die Struktur verlassen kann, dieses eingefangene Licht visualisieren kann. Es ist ein pfiffiger Trick, aber er enthüllt die verborgene Welt der nanoskaligen optischen Metamaterialien. Diese Errungenschaft ist das Ergebnis von über fünf Jahren engagierter Forschung und Entwicklung, unter Zuhilfenahme der einzigartigen Merkmale des Freie-Elektronen-Lasers (FEL) am Fritz-Haber-Institut, wie es weiter heißt. Diese Art der Mikroskopie ist eine besonderen, denn sie liefert ein tieferes Verständnis von Metaoberflächen und ebnet dabei den Weg für Fortschritte in Technologien wie dem Linsendesign mit dem ultimativen Ziel, flachere, effizientere optische Geräte zu schaffen.

Aus 3D-Optiken werden flache 2D-Optiken

Durch die Verbesserung des Verständnisses von Metaoberflächen öffne dieser Forschungserfolg die Tür zur Entwicklung neuer Lichtquellen und zum Design kohärenter thermischer Lichtquellen. Man stehe zwar erst am Anfang, aber die Auswirkungen der Arbeit auf das Feld der flachen Optik und darüber hinaus seien immens. Die neuartige Mikroskoptechnik erlaubt es außerdem nicht nur, die Funktionsweise von Nanostrukturen zu visualisieren, sondern sie auch zu verbessern, indem man 3D-Optik auf 2D reduzieren kann, um alles kleiner und auch flacher machen.

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