Physiker schaffen Skulpturen aus Licht - wissenschaft.de
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Physiker schaffen Skulpturen aus Licht

Eine Forschergruppe in Frankreich hat theoretisch die Möglichkeit aufgezeigt, mit Hilfe von winzig kleinen Oberflächenstrukturen Objekte aus Licht zu modellieren. Ihre Computersimulationen muten befremdlich schön an, zu sehen sind sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Physical Review Letters.

Die Forscher im Christian Girard vom Nationalen französischen Forschungszentrum in Toulouse untersuchten mit Hilfe von Computersimulationen, wie Lichtintensität in der Nähe von nanometer-kleinen Oberflächenstrukturen im Raum verteilt ist. Ihre Simulationen zeigen, dass in unmittelbarer Nähe dieser ultrakleinen Oberflächenstrukturen Lichtintensität selbst in absoluter Dunkelheit vorhanden ist.

Sie modellierten die Lichtverteilung um einen Ring von 100 Nanometer großen, nicht leitenden Pfosten, die ringförmig auf einer sonst glatten Oberfläche angeordnet sind. Das Licht ordnet sich in einer Korallenstruktur um die Pfosten herum an, die wie ein Gebirge mit Bergen und Tälern aussieht. Ihre Ergebnisse könnten wichtige Anwendungen in der Nahfeldmikroskopie liefern.

Oberflächen von Gegenständen sind selbst in absoluter Dunkelheit von einem elektromagnetischen Feld ? und damit Licht ? umgeben. Dies hat seine Ursache darin, dass das elektromagnetische Feld, welches in allen Körpern vorhanden ist, an seiner Oberfläche nicht abrupt abbrechen kann. Allerdings breitet sich dieses Feld außerhalb des Körpers nicht aus, sondern es klingt exponentiell auf einer Länge von nur wenigen Nanometern ab.

Daher kann es mit dem Auge oder selbst mit ultraempfindlichen Detektoren nicht wahrgenommen werden. Bringt man allerdings ein mit einer Metallspitze versehendes Glasfaserkabel in die unmittelbare Nähe der Oberfläche, so lässt sich diese lokale Lichtverteilung untersuchen. Dies ist das Prinzip einer Klasse von sogenannten Nahfeldmikroskopen, die eine mit herkömmlichen Mikroskopen unerreichte Auflösung erlangen.

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Forscherteams in aller Welt arbeiten auf dem Gebiet der Nahfeldmikroskopie, um dem Ziel von integrierten optischen Schaltkreisen für die Telekommunikation näher zu kommen. Die Theoretiker aus Frankreich haben bereits angekündigt, zusammen mit einer anderen Forschergruppe bald eine experimentelle Bestätigung ihrer Lichtstrukturen zu veröffentlichen.

Stefan Maier
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