ETH-Linsen mit Nanostrukturen öffnen grosses Technologiefeld

(CONNECT) Physikerinnen und Physiker der ETH haben „eine Art magische Linse“ entwickelt, heisst es in einem Bericht der Hochschule. Anders als herkömmliche Linsen sind sie nicht gekrümmt, sondern flach. Sie können den Angaben zufolge etwa 40-mal dünner sein als ein menschliches Haar. In diese winzigen Meta-Linsen werden noch winzigere Nanostrukturen gestempelt, die das Licht auf der Oberfläche ablenken. Dadurch können die Forschenden die Linsen stark miniaturisieren.

Werden diese Nanostrukturen der Meta-Linsen nun noch mit speziellen Materialien wie etwa mit dem Metalloxid Lithiumniobat versehen, können sie auch die Wellenlänge des Lichts halbieren. Mit einer nichtlinearen Optik wurde in einer Studie etwa das Licht von einer Farbe in eine andere umgewandelt. Schicken die Forschenden etwa Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 800 Nanometern durch die Meta-Linse, tritt auf der anderen Seite sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von 400 Nanometern aus, das auf einen definierten Brennpunkt fokussiert wird.

Die „Magie der Lichtumwandlung“ ist nicht auf eine bestimmte Laserwellenlänge beschränkt, so Rachel Grange, Professorin am ETH-Institut für Quantenelektronik. Die Studie ihres Teams wurde soeben in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“ veröffentlicht. Die neue Methode eignet sich den Angaben zufolge sogar für die Massenproduktion.

Denkbar sind laut ETH Anwendungsbereiche wie fälschungssichere Banknoten und Kunstwerke, neue Mikroskopie und die Vereinfachung der grossen UV-Lithografiemaschinen zur Herstellung von Halbleitern. Doch das Forschungsfeld sei noch jung, betont Grange: „Wir haben das Potenzial dieses Technologiefelds erst ansatzweise erfasst und sind gespannt, welchen Einfluss dieses kostengünstige Verfahren in Zukunft haben wird.“ ce/mm