Nanoröhren als Wegweiser für optische Antennen

Potenzial hat diese Entdeckung vor allem für die künftige Verbesserung von optischen Leitungen durch winzige Antennen, die bestimmte Farben von Licht auf der Nanoskala kontrollieren und aufnehmen können.

Das Grundprinzip, das die Forscher dabei ausmachen konnten, ist jenes der Rayleigh-Streuung. Damit bezeichnet man die elastische Streuung elektromagnetischer Wellen an Teilchen mit kleinerem Durchmesser als die Licht-Wellenlänge. Derselbe Effekt ist in der Natur dafür verantwortlich, dass das Sonnenlicht an Luftmolekülen gestreut wird, wobei die stärkere Streuung der kurzwelligen Lichtstrahlen den Himmel tagsüber blau, abends rot erscheinen lässt.

Im Labor konnten die Forscher diesen Effekt auch bei Nanoröhren aus Kohlenstoff feststellen. Während sich die Lichtstreuung nach makroskopischen Prinzipien verbreitet, bestimmen intrinsische Quanteneigenschaften, mit welcher Farbe und wie intensiv dies geschieht. Die einfach gebundene Struktur der Kohlenstoff-Moleküle der Nanoröhren entscheidet somit die Art der Lichtstreuung, unabhängig von ihrer Form, was eine deutliche Verbesserung zu heutigen optischen Nanostrukturen aus Metall ist.

Kohlenstoff-Nanoröhren sind zylindrisch ausgerollte Blätter von Kohlenstoff-Atomen. Aufgrund ihrer interessanten Materialeigenschaften werden sie in der Forschung für immer mehr Einsatzgebiete relevant. Dazu gehören etwa temperatur-unbeeinflusste Stromleitungen in Mikrochips und energiespeichernde Leichtbau-Materialien bis hin zu verformbaren OLED-Displays. (pte/hal)