Licht auf der Nanoskala schalten

Bayreuther Physiker verwenden Nanostäbchen als schaltbare Nano-Ampeln

Metallische Nanopartikel, die nur wenige Millionstel Millimeter lang sind, können als Basis für Lichtquellen genutzt werden, die sich ähnlich wie die Lichter von Ampeln im Straßenverkehr präzise steuern lassen. Dies hat ein Forschungsteam um Prof. Dr. Markus Lippitz, Experimentalphysiker an der Universität Bayreuth, herausgefunden. Das hier entwickelte Verfahren macht es erstmals möglich, Lichtquellen auf der Nanoskala gezielt ein- und auszuschalten. In der Fachzeitschrift „Nature Communications“ wurden diese wegweisenden Forschungsergebnisse kürzlich vorgestellt.


Nanostäbchen aus Gold mit steuerbaren Lichtquellen

In einer Serie von Experimenten haben die Bayreuther Forscher Nanostäbchen aus Gold untersucht. Jedes dieser Stäbchen wurde in seiner vollen Länge wiederholt einer sehr kurzen, aber intensiven Bestrahlung durch Laserlicht ausgesetzt. Die dadurch angeregten Partikel reflektieren dieses Licht – aber so, dass das abgestrahlte Licht nicht überall die gleichen Wellenlängen wie der einfallende Laserstrahl hat. Wird nämlich ein Nanostäbchen beispielsweise durch rotes Laserlicht angeregt, so strahlt es nicht nur rotes Licht, sondern auch energiereicheres blaues Licht ab. Die Bayreuther Physiker Daniela Wolf und Dr. Thorsten Schumacher konnten zeigen, dass das blaue Licht – im Unterschied zum energieärmeren roten Licht – nicht gleichmäßig vom gesamten untersuchten Nanostäbchen abgestrahlt wird. Es leuchtet vielmehr nur an wenigen und sehr kleinen Stellen des Partikels. Um diese punktförmigen Emissionszentren zu beobachten, kombinierten die Wissenschaftler ein leistungsstarkes Mikroskop mit einem speziellen Abbildungsverfahren. So fanden sie heraus, dass die Anzahl und die Positionen der Emissionszentren variieren. Sie richten sich nach der Wellenlänge des Laserlichts, mit dem ein Nanostäbchen bestrahlt wird. Je nach Wellenlänge wird blaues Licht beispielsweise nur an einer einzigen Stelle in der Mitte des Stäbchens oder nur an dessen beiden Enden abgestrahlt. Diese winzigen Lichtquellen können gezielt ein- und ausgeschaltet werden, denn die Wellenlänge des Laserlichts lässt sich mit hoher Genauigkeit steuern. Die Nanostäbchen aus Gold werden so zu kleinen schaltbaren „Nano-Ampeln“ best ed pills.

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