CD-Labor für Sensorik basierend auf strukturierter Materie

Dieses CD-Labor erforscht strukturierte Materialien und Oberflächen als leistungsstarke und vielseitige Plattformen für Sensor- und Messanwendungen. Das Ziel sind Anwendungen wie Bildgebung im Nanomaßstab, integrierte Schaltungen, Sensorik und optisch aktive Oberflächen.

Ziel ist die Erarbeitung von Grundlagenwissen, auf dessen Basis künstlich strukturierte Materialien, sogenannte Metaoberflächen, entwickelt werden können, also dünne Materialschichten, die zu komplexen Texturen geformt werden. Die Eigenschaften solcher künstlichen Oberflächen können je nach gewählter Form, Größe und Geometrie ihrer Bausteine in ihrer Funktionalität beliebig gestaltet werden. Metaoberflächen können mit elektromagnetischen Feldern wechselwirken und Strahlen selektiv umlenken oder manipulieren. Sie ermöglichen somit Sensor- und Messanwendungen.

Auch elektromagnetische Felder können geformt werden. Die Intensität sowie andere Feldparameter wie Polarisation, Drehimpuls und Phase können eine räumlich variierende, dreidimensionale Form und Struktur aufweisen und somit als „strukturiertes Licht“ in Erscheinung treten. Strukturierte Lichtstrahlen ermöglichen Eigenschaften und Anwendungen wie beugungsfreie Ausbreitung, Einzelmolekülspektroskopie, Fokussierung im Nanobereich und sogar Teilchenbeschleunigung. Erste Versuche haben gezeigt, dass diese räumlichen Freiheitsgrade von größter Bedeutung in vielen Bereichen der Optikforschung sind, von der Bildgebung und Metrologie bis hin zur Sensorik und Kommunikation. Das volle Potenzial strukturierter elektromagnetischer Felder wurde jedoch bisher nicht ausgeschöpft.

Dieses CD-Labor wird diese beiden Forschungsfelder – strukturierte Materie und strukturiertes Licht – zusammenführen und so ein noch nie dagewesenes Maß an Steuerungsmöglichkeiten schaffen. Mögliche Anwendungen sind Bildgebung im Nanomaßstab, Entwicklung integrierter Schaltungen, Sensorik und optisch aktive metamaterielle Oberflächen.