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22. September 2008

Oldenburger Physiker auf dem Weg zum optischen Datenspeicher

Ein entscheidender Schritt im Bereich der optischen Informationsübertragung ist den Forschern des Instituts für Physik an der Universität Oldenburg gelungen. Sie stellten eine Halbleiter-Metall-Nanostruktur her, mit der erstmals die Wechselwirkung zwischen Licht und Elektronen in solchen Strukturen quantitativ gemessen werden konnte.

Ein optischer Computer, der Licht anstatt Elektrizität nutzt, um Informationen zu übertragen, wäre wesentlich schneller als herkömmliche Rechner. Das Problem bisher ist jedoch, dass Licht zwar schnell, aber sehr groß ist und sich deshalb schlecht übertragen lässt. Die Lösung wäre eine Kombination aus Metall und Halbleiter, deren Eigenschaften sich ergänzen. Denn bei der Anregung von Metall durch Licht entsteht ein lichtähnlicher Zustand, der sehr klein ist, aber zu kurz, um übertragen zu werden. Der Kniff: Vereint man Metall und Halbleiter finden Wechselwirkungen statt. Die angeregten Elektronen des Metalls übertragen ihre Energie auf die des Halbleiters, die nun als Verstärker dienen können. Bislang wusste man aber noch relativ wenig über die Wechselwirkungen zwischen Licht und Elektronen in solchen Nanostrukturen.

Um die Wechselwirkungen zu untersuchen, wurde eine spezielle Nanostruktur aus Halbleiter und Metall hergestellt, in der die erzeugten Wechselwirkungen genaustens kontrolliert werden konnten. Sie besteht aus einer zehn Nanometer dünnen Schicht des Halbleiters Galliumarsenid auf der mehrere Goldstreifen parallel angeordnet sind. Mit Hilfe eines Infrarotlasers wurde die Struktur bestrahlt und das reflektierte Licht analysiert. Die Ergebnisse der Oldenburger Physiker in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA und Korea ergaben, dass diese Wechselwirkungen sehr stark sind. Durch Optimierung des Versuchs sollte es in naher Zukunft möglich sein, einen Verstärker, wie beispielsweise einen Nanolaser, zu entwickeln. Weitere Anwendungen für optische Computer und Mikroskope sowie die Biosensorik, die Verbesserung von Solarzellen oder die Krebsvorsorge könnten sich daraus ergeben.


Goldene Wellen: Die Computersimulation

zeigt die elektrische Feldstärke in der

Umgebung von nanoskaligen Goldstreifen

(Abbildung im Querschnitt), wenn diese

mit Infrarotlicht bestrahlt werden.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Christoph Lienau, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Physik, AG Ultraschnelle Nano-Optik
Telefon: 0441 / 798-3485