Superschwingung zur Lichtstreuung

15.09.2023 | News mittlere Spalte

„Wir haben einen Mechanismus entdeckt, der Nanopartikel zu Super-Streuern macht“, erklärt Adrià Canós-Valero, Physiker an der Uni Graz. Damit konnte die Grenze der Lichtstreuung im Nanobereich erstmals in einem Experiment mit Mikrowellen durchbrochen werden und Licht im Nanometerbereich gezielt steuern.

Ein Silizium-Nanopartikel (roter Zylinder) wird von Laserlicht (violetter Pfeil) beleuchtet. Durch Superstreuung lenkt das Nanopartikel einen großen Teil des einfallenden Laserlichts in mehrere Richtungen um (weißer Pfeil).
© Adrià Canós Valero

Dies eröffnet in vielen Bereichen wie in der Sensorik, Halbleiter-Industrie, Telekommunikation und Biotechnologie neue Möglichkeiten. Die Streuung des Lichts an Nanopartikeln aus Metallen oder Halbleitern war bislang sehr beschränkt.

„Wenn ein Laser auf ein Nanopartikel trifft, wird ein Teil des Lichts gestreut. Indem Partikel mit bestimmter Größe und Form konzipiert werden, lassen sich die Eigenschaften des Lichts – das heißt, wie viel in welche Richtungen und bei welchen Wellenlängen gestreut wird – kontrollieren und steuern“, so der Physiker. Durch die Veränderung von Größe und Form von Strukturen entstand eine neue Art von Resonanz, die Licht besonders stark streut.

Canós­Valero, A., et. al.: Superscattering Emerging from the Physics of Bound States in the Continuum. Nature Com. (2023), doi.org/10.1038/s41467­023­40382­y

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