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Rekordverdächtige Superlens sprengt die Beugungsgrenze
Es muss 10 Jahre her sein, dass John Pendry vom Imperial College London die Idee der Superlinsen hatte. Bis dahin dachten Physiker, dass die Auflösung aller Linsen durch ein Phänomen namens Beugungsgrenze begrenzt ist, das besagt, dass man nichts kleiner als etwa die halbe Wellenlänge des Beleuchtungslichts sehen kann.
Das stimmt, wenn man sich die sich ausbreitende Komponente von Lichtwellen ansieht. Licht nimmt aber auch kleinere Subwellenlängendetails in seinen evaneszenten Komponenten auf, die sich nicht ausbreiten. Zumindest normalerweise nicht. Pendry zeigte, dass sich evaneszente Komponenten in einem Material mit negativem Brechungsindex ausbreiten können, und wies darauf hin, dass ein dünner Silberfilm genau die richtigen Eigenschaften haben sollte.
Seitdem läuft das Rennen um den Bau von Superlinsen. Im Jahr 2005 entwickelte Nicolas Fang von der University of Illinois in Urbana-Champaign einen, der Details von nur einem Sechstel einer Wellenlänge aufzeichnen konnte. Das war eine deutliche Verbesserung gegenüber der Beugungsgrenze, aber warum nicht besser?
Es stellt sich heraus, dass Silberfilme mit einer Dicke von nur wenigen zehn Nanometern äußerst schwierig herzustellen sind. Auf dieser Skala neigt Silber dazu, sich zu Inseln zu verklumpen, wie Wasser auf Plastik, wodurch der Film eher unregelmäßig wird. Dies verringert die Ausbreitungsfähigkeit von evaneszenten Wellen dramatisch.
Jetzt haben Fang und ein paar Freunde, darunter Stan Williams von HP Labs in Palo Alto, CA, herausgefunden, wie man dünne Silberschichten glatt macht. Der Trick besteht darin, das Silber auf einer Germaniumschicht wachsen zu lassen, die es zwingt, einen glatten dünnen Film zu bilden.
Dieses neue Objektiv ist eine enorme Verbesserung. Mit einer rekordverdächtigen Auflösung von einem Zwölftel der Lichtwellenlänge eröffnet es bei der Erweiterung auf das Fernfeld einen völlig neuen Bereich der Bildgebung, eine Leistung, die durch das Aufkleben einer geriffelten Silberoberfläche auf die Superlinse erreicht werden kann. sagt die Mannschaft.
Und noch mehr Auflösung soll möglich sein: Die theoretische Grenze liegt bei einem Zwanzigstel einer Wellenlänge.
Fang und Co schließen mit der dramatischen Vorhersage, dass diese Superlinsen es ermöglichen sollten, Moleküle in Echtzeit mit sichtbarem Licht zu filmen.
Das sollte ein beeindruckender Film werden.
Ref: arxiv.org/abs/0906.1213 : Bildgebung im molekularen Maßstab mit einer glatten Superlinse