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Kopplungseffekte in optischen Metamaterialien

Abstract

Metamaterialien haben sich zu einem sehr interessanten Gebiet der Photonik entwickelt, seit John Pendry seine Arbeiten über den negativen Brechungsindex, Tarnkappen und Unsichtbarkeit sowie über perfekte Linsen veröffentlichte. Für jegliche praktischen Anwendungen werden dreidimensionale Metamaterialien benötigt. In diesen Materialien spielen bei den optischen und elektronischen Eigenschaften Kopplungseffekte zwischen individuellen Konstituenten eine Schlüsselrolle. Metamaterialien weisen sowohl elektronische wie auch magnetische Resonanzen bei optischen Frequenzen auf. Deswegen stellen elektrische und magnetische Dipol‐Dipol‐Wechselwirkungen wie auch Multipole höherer Ordnung den essenziellen Wechselwirkungsmechanismus dar. Je nach strukturellem Aufbau können sowohl longitudinale als auch transversale Kopplungseffekte auftreten. Das detaillierte Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Kopplungsmechanismen bei der Plasmonenhybridisierung ist ein nützliches Hilfsmittel, um den Übergang von eher molekülartigen Zuständen bis hin zu festkörperartigen Banden zu verstehen.

Ein negativer Brechungsindex ist ein Beispiel für die faszinierenden, mit natürlichen Materialien nicht zu verwirklichenden Eigenschaften künstlich strukturierter Metamaterialien. Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über die Kopplungsprinzipien und stellt einfache bis komplexe Kopplungseffekte in optischen Metamaterialien vor. Das Bild zeigt ein vierlagiges Split‐Ring‐Resonator‐Metamaterial, das durch eine Layer‐by‐Layer‐Nanotechnik hergestellt wurde.

Autoren:   Liu, Na; Giessen, Harald
Journal:   Angewandte Chemie
Band:   122
Ausgabe:   51
Jahrgang:   2010
Seiten:   10034
DOI:   10.1002/ange.200906211
Erscheinungsdatum:   17.12.2010
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