Für ihre in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Arbeiten zu optischen Nanopartikeln sind der Ilmenauer Forscher PD Dr.-Ing. habil. Dong Wang und sein Fachkollege Dr. Zhong von der Universität Oldenburg am 10. November 2021 mit dem GMM-Preis 2020 ausgezeichnet worden.
Die TU Ilmenau hatte sich gemeinsam mit der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und der Universität Lund, Schweden, an der Erforschung von Nanopartikeln als mögliche Lichtquellen in optischen Computern beteiligt. Die aus Metallen und Halbleitern zusammengesetzten kleinen Teilchen sind in der Lage einfallendes Laserlicht extrem zu konzentrieren und zu verstärken. Was nach Laserschwert und Star Wars klingt, ist die Grundvoraussetzung für die Funktionsfähigkeit von so genannten optischen Computer. Diese rechnen statt mit Elektronen mit optischen Elementen.
Die in der Studie hergestellten Nanopartikel bestehen aus winzig kleinen porösen Goldpartikeln im Nanometermaßstab, die aufgrund ihrer schwammartigen Struktur eine stark vergrößerte Oberfläche haben. Diese vom Team um Prof. Schaaf und Dr. Dong Wang von der TU Ilmenau hergestellten Goldteilchen wurden mit dem Halbleitermaterial Zinkoxid infiltriert. Ergebnis ist ein nichtlineares optisches Nanomaterial, dass in der Lage ist, die Farbe von einfallendem Licht zu verändern.
Solche so genannten nichtlinearen optischen Nanomaterialien herzustellen ist eine der großen Herausforderungen der derzeitigen Optik-Forschung“, so Prof. Christoph Lienau von der Universität Oldenburg, der gemeinsam mit Dr. Zhong (Uni Oldenburg) und Dr. Vogelsang (Uni Lund) aus Schweden damit beschäftigt ist, Vorgänge in der Nanowelt mit besonders hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu untersuchen.
Werden die Partikel zum Beispiel mit dem Licht eines roten Lasers bestrahlt, dann emittieren sie ein kurzwelligeres blaues Licht. Die Farbe des abgestrahlten Lichts lässt sich prinzipiell durch die Eigenschaften des Materials steuern. Mögliche Varianten erforscht dabei der Fachgebietsleiter für Theoretische Physik Prof. Erich Runge von der TU Ilmenau mit theoretischen Modellen. Die Forscher der Universität Lund konnten die Konzentration des Lichts in den Nanoporen mit Hilfe eines Photoemissions-Elektronen-Mikroskops nachweisen.
Die VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikrosystem- und Feinwerktechnik VDE GMM vereinigt derzeit 9.500 Mitglieder in 7 Fachbereichen und etwa 45 Fachausschüssen. Sie unterstützt die Organisation von Fachtagungen und Workshops und leisten fachliche Arbeit in den Fachausschüssen. Jährlich verleiht die Gesellschaft den mit 2.500 Euro dotierten GMM-Preis für besondere, hervorragende Veröffentlichungen junger Wissenschaftler und Ingenieure aus allen Arbeitsgebieten der GMM. Es können nur Arbeiten berücksichtigt werden, deren Abschluss bzw. Veröffentlichung nicht mehr als 3 Jahre zurückliegt.
Originalartikel: Jin-Hui Zhong, Jan Vogelsang, Jue-Min Yi, Dong Wang, Lukas Wittenbecher, Sara Mikaelsson, Anke Korte, Abbas Chimeh, Cord L. Arnold, Peter Schaaf, Erich Runge, Anne L’Huillier, Anders Mikkelsen, Christoph Lienau: "Nonlinear plasmon-exciton coupling enhances sum-frequency generation from a hybrid metal/semiconductor nanostructure" I Nature Communications, doi.org/10.1038/s41467-020-15232-w