„Wir haben einen Mechanismus entdeckt, der Nanopartikel zu Super-Streuern macht“, berichtet Adrià Canós-Valero, Erstautor der Publikation, die im Forschungsjournal Nature Communications erschienen ist. „Entscheidend sind Form und Dimensionen der Teilchen. Wenn ein Laser auf ein Nanopartikel trifft, wird ein Teil des Lichts gestreut. Indem Partikel mit bestimmter Größe und Form konzipiert werden, lassen sich die Eigenschaften des Lichts – das heißt, wie viel in welche Richtungen und bei welchen Wellenlängen gestreut wird – kontrollieren und steuern.“
Die Inspiration kam aus einer unerwarteten Quelle. „Es gibt auch Nanostrukturen, in denen Licht gefangen bleibt und nicht gestreut wird. „Wir haben herausgefunden: Wenn wir solche Strukturen durch Veränderungen von Größe und Form brechen und das Licht freilassen, entsteht eine neue Art von Resonanz – eine Schwingung, die Licht besonders stark streut, sogar über die Einzelkanalschranke hinaus. Wir nennen solche Schwingungen Super-Dipol-Resonanzen“, erklärt Thomas Weiss, Leiter der Arbeitsgruppe Theoretische Nanophysik an der Universität Graz.
In einem Experiment mit Mikrowellen haben die Forschenden die Funktionsweise super-streuender Nanopartikel bereits nachgewiesen. Demnächst soll das auch mit sichtbarem Licht gelingen.
Publikation
Superscattering Emerging from the Physics of Bound States in the Continuum
Adrià Canós Valero, Hadi K. Shamkhi, Anton S. Kupriianov, Vladimir R. Tuz, Thomas Weiss, Alexander A. Pavlov, Dmitrii Redka, Vjaceslavs Bobrovs, Yuri Kivshar and Alexander S. Shalin
Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-023-40382-y
