Menü

Forschungsarbeiten zu photonischen Kristallen ausgezeichnet

vorlesen Drucken Kommentare lesen 8 Beiträge

Für seine grundlegenden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet photonischer Kristalle wird der Physiker Manfred Bayer mit dem Walter-Schottky-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Die Auszeichnung ist mit 15.000 Mark dotiert.

"Es geht bei meiner Arbeit darum, Licht zu bändigen, also eine möglichst weit gehende Kontrolle darüber zu erlangen und ihm die Eigenschaften aufzuprägen, die man sich wünscht", erklärt der Würzburger Physiker. Dazu wird das Licht in winzig kleine Schachteln, so genannte Resonatoren, mit Abmessungen von wenigen Millionstel Metern eingesperrt. Den Schottky-Preis bekommt Dr. Bayer für seine Entdeckung, dass sich durch die Kopplung solcher Resonatoren photonische Kristalle realisieren lassen.

Ein Material, dessen Brechungsindex sich periodisch ändert, weist analog zur elektronischen Bandstruktur von Halbleitern eine "photonische Bandstruktur" auf. Nur Licht mit spezifischen Eigenschaften – einer durch die Kristalleigenschaften definierten Relation zwischen Frequenz, Wellenlänge und Ausbreitungsrichtung – kann sich in solchen "photonischen Kristallen" ausbreiten. Opale erfüllen diese Bedingungen: Im chemischen Sinne ist ein Opal nicht kristallin, allerdings sind in regelmäßigen Abständen ausgehärtete, wasserarme Silikatkügelchen in einer Matrix aus weicherem wasserreichen Silikat eingebettet. Die farbig schimmernde, irisierende Oberfläche verdankt der Opal seiner photonischen Struktur. Auch hohle poröse Strukturen können diese Eigenschaften aufweisen – der Brechungsindexunterschied zwischen dem Trägermaterial und den Luftlöchern reicht bereits aus. Damit der photonische Kristall auf Licht im sichtbaren Spektralbereich wirkt, muss der Gitterabstand seiner Kristallstruktur etwa der Wellenlänge des Lichtes entsprechen, also einige hundert Nanometer betragen.

Photonische Kristalle sind technologisch für die Optoelektronik interessant, denn mit ihnen lassen sich beispielsweise hoch effiziente Lichtquellen wie Leuchtdioden herstellen: "Konventionelle Lichtquellen weisen Verluste auf, da sie neben dem Licht, dessen Farbe für die Anwendung benötigt wird, auch Licht von sich geben, dessen Farben nicht erwünscht sind. Durch photonische Kristalle kann die Emission unerwünschten Lichts verhindert werden", erklärt Dr. Bayer. Damit komme man dem Ziel, elektrischen Strom vollständig in Licht umzuwandeln, sehr nahe. (wst)