Um mit den besonders hochfrequenten elektromagnetischen Lichtwellen im Frequenzbereich bei mehreren 100.000 Gigahertz funken zu können, benötigt man winzig kleine Antennen, die nicht größer sind als eine halbe Lichtwellenlänge, also maximal 350 Nanometer (ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter). Die Herstellung solcher Funkantennen im Nanomaßstab war bislang sehr schwer, weil optische Belichtungsverfahren so kleine Strukturen aus physikalischen Gründen nicht ohne Weiteres erzeugen können.
Um dennoch bei ihren Goldantennen, die kleiner sind als 100 Nanometer, die nötige Präzision zu erreichen, nutzten die Wissenschaftler der DFG-Heisenberg-Gruppe "Nanoscale Science" am Lichttechnischen Institut des KIT ein Elektronenstrahlverfahren, die sogenannte Elektronenstrahllithografie, wie sie im aktuellen "Journal Nanotechnology" berichten.
Die Antennen aus Gold wirken physikalisch wie Radioantennen, wobei Radioantennen etwa zehn Millionen Mal so groß sind, also etwa einen Meter lang. Die empfangene Frequenz ist bei den Nanoantennen entsprechend eine Million Mal höher als die Radiofrequenz, also nicht 100 Megahertz, sondern mehrere 100.000 Gigahertz.
Beschleunigung der Datenrate auf das 10.000-fache
Diese Nanoantennen können nun Daten mit extremer Datenrate übertragen, weil die hohe Frequenz der Wellen die extrem schnelle Modulation des Signals erlaubt. Für die Zukunft des drahtlosen Datenverkehrs bedeutet dies eine Beschleunigung auf das 10.000-Fache der heutigen Datenrate bei zugleich reduziertem Energieverbrauch. Sie bilden somit eine wichtige Grundlage für neue optische Highspeed-Datennetze. Der positive Nebeneffekt: Licht im Bereich von 1.000 bis 400 Nanometer ist für Menschen, Tiere und Pflanzen unschädlich.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Die Nano-Antennen aus Karlsuhe lassen sich in Zukunft aber nicht nur für die Informationsübertragung, sondern auch als Werkzeug für die optische Mikroskopie einsetzen. Die Wissenschaftler arbeiten zudem daran, gezielt und effizient sichtbares Licht mit diesen Antennen einzufangen und auf wenige Nanometer zu lokalisieren, um damit beispielsweise Photovoltaikmodule zu optimieren.










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