Ob Brillen oder Kameraobjektive: Die meisten optischen Bauteile sind mit einer Antireflexschicht entspiegelt. In die Beschichtung von optischen Gläsern könnte nun auch bald die Nanotechnologie Einzug halten: Forscher des 1. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart haben herausgefunden, dass die Beschichtung mit metallischen Nanopartikeln die Lichtreflexion fast vollständig unterdrücken kann. Dies ermöglicht hauchdünne Beschichtungen, die beispielsweise für integrierte Optiken oder für Solarzellen interessant sind. Über die Untersuchungen berichtet die renommierte Fachzeitschrift „Physical Review B“ in ihrer aktuellen Ausgabe.*)
Ein Metallfilm auf einer Glasscheibe macht diese, wie wir jeden Morgen in unserem
Badezimmerspiegel sehen, undurchsichtig, wenn der Film nur dick genug ist: Alles Licht wird
reflektiert. Macht man die Metallschicht dünner als ein Tausendstel Millimeter, so wird sie
teildurchlässig, was beispielsweise für Spionspiegel eingesetzt wird. Wenn man jedoch nur wenige
Millionstel Millimeter des Metalls aufdampft, passiert etwas Unerwartetes: Plötzlich geht mehr
Licht durch die Glasscheibe als ohne das Metall. Wie die Forschergruppe von Prof. Martin Dressel
und Dr. Bruno Gompf auf der Basis dieser Voruntersuchungen herausgefunden hat, wirken die
metallischen Nanopartikel als Antireflexbeschichtung; und sie ist tausendmal dünner als bei
herkömmlichen Methoden.
Die optischen Eigenschaften ultra-dünner Metallfilme unterscheiden sich drastisch von den
Volumeneigenschaften. Filme von wenigen Nanometern Dicke sind nicht mehr geschlossen, sie bilden
winzige Inseln. Die so genannten dielektrischen Eigenschaften werden durch einen enorm großen
Brechungsindex charakterisiert, kurz bevor sich ein kontinuierlicher Metallfilm ausbildet. Dies
erlaubt nun, Strukturen mit gezielt einstellbaren optischen Eigenschaften zu produzieren, wie sie
beispielsweise bei der zukünftigen Realisierung photonisch integrierter Schaltkreise Anwendung
finden könnten. Hieran arbeitet nun eine Gruppe von Physikern und Ingenieuren im Rahmen des neuen
Research Centers for Photonic Engineering (SCoPE) der Universität Stuttgart.
*) Martin Hövel, Bruno Gompf und Martin Dressel: „Dielectric properties of ultrathin metal films around the percolation threshold", Physical Review B, 81, 035402 (2010)