Zürcher Forscher machen Licht

Fluoreszierende Materialien erzeugen Licht, wenn sie beispielsweise von einem Laser angeregt werden, heisst es in einer Medienmitteilung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa). Wenn sich solche Materialien synchronisieren und gemeinsam Licht erzeugen, dann ist diese Lichtemission wesentlich stärker als die Summe der einzelnen Lichtemissionen. Dazu müssen aber bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein, wie beispielsweise die gleiche Emissionsenergie. Bei technologisch relevanten Materialien war es bislang nicht möglich, diese Voraussetzungen bei Bedarf herzustellen. Forschern von Empa, Eidgenössischer Technischer Hochschule Zürich (ETH) und IBM Research Zurich ist dies aber nun gelungen.

Sie haben für ihre in „Nature“ veröffentlichte Studie kolloidale Quantenpunkte als Ausgangsmaterial genutzt, um die sogenannte Superfluoreszenz zu erzeugen. Die Forscher haben die neueste Generation von Quantenpunkten aus Bleihalogenid-Perowskiten zu einem dreidimensionalen Übergitter angeordnet und damit die Superfluoreszenz erzeugt, wie es in der Mitteilung heisst. Bei diesem Übergitter handelt es sich um einen künstlichen Festkörper aus sich periodisch wiederholenden dünnen Schichten. Dieses Übergitter „bildet die Basis für Quellen von verschränkten Multi-Photonen-Zuständen, bislang eine der fehlenden Schlüsselressourcen für Quantensensorik, Quantenbildgebung und photonisches Quantenrechnen“. Die Quantenpunkte mussten dafür allerdings die gleiche Grösse, Form und Zusammensetzung aufweisen. An der entsprechenden Synthese haben die Forscher in den vergangenen Jahren erfolgreich gearbeitet.

Die Wissenschaftler haben ihre Experimente dann bei einer Temperatur von minus 267 Grad Celsius durchgeführt und dabei tatsächlich die Superfluoreszenz und somit Quantenlicht erzeugt. „Das war unser Heureka-Moment, als wir erkannten, dass es sich um eine neuartige Quantenlichtquelle handelt“, wird Gabriele Rainò von der ETH und der Empa zitiert. jh