Basler Forscher entwickeln eine Antenne für Licht
Nanowissenschaftler der Universität Basel haben eine winzig kleine Antenne aus Gold entwickelt, die Licht empfangen und aussenden kann. Spätestens seit ein Radioapparat in jeder guten Stube steht, haben wir alle mit Antennen zu tun: Ohne sie würden auch heute noch weder der Fernseher noch das Handy funktionieren. Antennen haben die Aufgabe, elektromagnetische Strahlen zu sammeln und gebündelt weiterzuleiten. Was mit Radiowellen funktioniert, müsste eigentlich auch mit Licht gehen – Letzteres ist ja ebenfalls nichts weiter als elektromagnetische Strahlung. Allerdings sind die Wellenlängen des sichtbaren Lichts mit um die 500 Nanometer (Millionstel Millimeter) sehr viel kleiner als die der Radiowellen. Und das wird für die Antennen zum Problem. Denn um funktionieren zu können, sollten sie etwa so gross sein wie die halbe Wellenlänge des zu emittierenden Signals, für Licht also nicht länger als 250 Nanometer. Derart winzige Antennen gibts aber gar nicht.
Gab es zumindest nicht, bis einige Physiker, die im Nationalen Forschungsschwerpunkt Nanowissenschaften an der Universität Basel mitwirken, sich des Problems annahmen. Wie die Forschergruppe um Bert Hecht und Peter Mühlschlegel in der neuesten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins «Science» berichten, ist es ihnen tatsächlich gelungen, eine Antenne zu bauen, genügend klein, um damit Licht zu empfangen und zu senden. Zur Herstellung dieser Mini-Antennen wurden kleinste Goldplättchen mit einer Ionensäge präzise auf die gewünschte Grösse respektive Kleinheit zugeschnitten. Bei dieser kniffligen Arbeit wurden die Basler von Fachleuten der EPF Lausanne unterstützt.
Das Resultat ist eine zwischen 200 bis 400 Nanometer messende Dipolantenne (vgl. Abbildung), wobei der etwa 20 Nanometer breite Spalt als Ort der Feldkonzentration dient. Die Antenne kann dunkelrotes Licht einfangen und sendet dieses als breites Spektrum von Farben wieder aus, das als weisses Licht wahrgenommen wird. «Damit haben wir gezeigt, dass das Prinzip der Radioantenne auch auf Licht übertragbar ist», erklärt Bert Hecht. Und denkt bereits an praktische Anwendungen. Etwa als Nanolichtquelle, um Details im Bereich von wenigen Nanometern auszuleuchten. Die Forscher denken aber auch daran, das Antennen-Prinzip in der optischen Kommunkationstechnik zu nutzen. Oder als Pinzette, um einzelne Moleküle oder Viren in die Zange zu nehmen. Man sieht, die Nanowelt birgt eben noch unbegrenzte Möglichkeiten.