Forschung im AK Lange: Polaritonen in binären Nanopartikelsuperkristallen - wie Goldkristalle Licht einfangen

29. Juni 2022

Foto: Florian Schulz

Grenze zwischen Mono- (rechts) und Bilage von Goldnanopartikelfilmen. Durch die Überlagerung der zwei Schichten ensteht ein Moiré-Effekt.

In wegweisenden Arbeiten hat ein Forscherteam um Stephanie Reich (FU Berlin), Florian Schulz und Holger Lange (Universität Hamburg) gezeigt, dass periodische Anordnungen von Metallnanopartikeln, sogenannte Superkristalle, extrem stark mit Licht wechselwirken (Nature 583, 780 (2020)).
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".

Im jüngst von der DFG bewilligten Projekt sollen Strukturen erzeugt und untersucht werden, die von der einfachsten Geometrie, der dichtesten Packung an Kugeln, abweichen. Dafür wollen die Forscherinnen und Forscher beispielsweise Nanopartikel zweier Größen kombinieren (binäre Superkristalle) und dann die Gitterstruktur von Kochsalz nachbilden. Dort wird erwartet, dass das Licht zwischen die Partikel fokussiert wird. Kombiniert mit lichtemittierenden Farbstoffen oder Photokatalysatoren werden gerichtete, intensivere Lichtpulse der Farbstoffe, oder eine Verbesserung der photokatalytischen Effizienz erhofft. Die DFG Fördert das gemeinsame Projekt von FU Berlin und der Universität Hamburg mit einer halben Million Euro.