Imaging of Matter
Wie Goldkristalle Licht einfangen
14. Juli 2022
Foto: Florian Schulz
Was passiert, wenn Licht auf Superkristalle trifft, die von den einfachsten Geometrien abweichen? In einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt wollen Forschende aus Hamburg und Berlin genau solche Strukturen nachbauen und die Wechselwirkung mit Licht untersuchen.
In wegweisenden Arbeiten hat das Forschungsteam um Stephanie Reich, Professorin an der FU Berlin, Dr. Florian Schulz und Dr. Holger Lange von der Universität Hamburg bereits gezeigt, dass periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln, sogenannte Superkristalle, extrem stark mit Licht wechselwirken. Ob das Licht dabei beispielsweise verlustfrei in bestimmter Richtung durch die Goldkristalle geführt, oder im Metall kondensiert wird, hängt von der genauen Geometrie der Superkristalle ab. Dies bietet die Möglichkeit, Licht-Materie-Wechselwirkung zu "gestalten".
In dem jüngst von der DFG bewilligten Projekt will das Team jetzt Strukturen erzeugen und untersuchen, die von der einfachsten Geometrie, der dichtesten Packung an Kugeln, abweichen. Dafür wollen die Forscherinnen und Forscher beispielsweise Nanopartikel zweier Größen zu binären Superkristallen kombinieren und dann die Gitterstruktur von Kochsalz nachbilden.
„Wir erwarten, dass das Licht zwischen die Partikel fokussiert wird“, sagt Holger Lange, der wie Florian Schulz im Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ forscht. Kombiniert mit lichtemittierenden Farbstoffen oder Photokatalysatoren erhofft sich das Team gerichtete, intensivere Lichtpulse der Farbstoffe, oder eine Verbesserung der photokatalytischen Effizienz.
Die DFG fördert das gemeinsame Projekt von FU Berlin und der Universität Hamburg mit einer halben Million Euro.
Weitere Informationen:
N. S. Mueller, Y. Okamura, B. G. M. Vieira, S. Juergensen, H. Lange, E. B. Barros, F. Schulz, St. Reich
"Deep strong light–matter coupling in plasmonic nanoparticle crystals"
Nature 583, 780 – 784 (2020)