Negative Brechung in weiteren Hybrid-Systemen

Die Gesetze der klassischen Optik gehören zu den Grundlagen der fundamentalen Physik. Sie basieren auf Materialien mit positiver Brechzahl. Bei negativer Brechung hingegen erfolgt die Ausbreitung der Lichtwelle entgegengesetzt zur Richtung der transportierten Energie. Mit negativer Brechung lässt sich auch die Auflösungsgrenze optischer Geräte überwinden, ein Phänomen das mit "Superlensing" beschrieben wird. Theoretisch vor etwa 40 Jahren vorhergesagt, wurde der Effekt negativer Brechung erst vor kurzem in Metamaterialien und Photonischen Kristallen realisiert.

In erfolgreicher Zusammenarbeit ist es den Augsburger Physikern Andrei Pimenov und Alois Loidl gemeinsam mit Kollegen nun gelungen negative Brechung in einem weiteren System zu realisieren, und zwar in Multilagen von ferromagnetischen und supraleitenden Dünnfilmen. In diesen Hybrid-Materialien sorgen die Multilagen des Hochtemperatursupraleiters YBaCuO für negative dielektrische Permittivität und die ferromagnetischen (La:Sr)MnO- Schichten für negative magnetische Permeabilität. Nach theoretischen Modellen sind dies genau diejenigen Komponenten, die für die Existenz negativer Brechungsindices notwendig sind.

Als interessanter Nebeneffekt konnte mittels Magnetfeld zwischen positiver und negativer Brechung geschaltet werden. In den untersuchten Metamaterialien ist negative Brechung zunächst allerdings auf tiefe Temperaturen und hohe Magnetfelder beschränkt, für Anwendungszwecke deshalb nicht sehr Erfolg versprechend. Die Augsburger Physiker sehen aber einen konkreten Ausweg: "In zukünftigen Experimenten", so Pimenov, "werden wir die ferromagnetischen Schichten durch antiferromagnetische ersetzen. Damit könnte negative Brechung bereits ohne externe Felder erreicht werden."

COMPAMED.de; Quelle: Universität Augsburg