Nanoantenne verkleinert Spot von Infrarotlasern

Bisher liegt die Auflösung von Infrarot-Mikroskopen weit über einem Mikrometer. Doch eine Nanoantenne könnte nun helfen, zehnmal kleinere Objekte wie Viren oder Erbgutstränge ebenfalls mithilfe von Infrarot-Licht zu untersuchen.

Nanoantenne
Nanoantenne

Cambridge (USA) - Nicht nur sichtbares Licht, auch Infrarot-Strahlung wird in Chemie und Biologie gerne zur Analyse winziger Proben genutzt. Forscher von der Harvard University und der Firma Agilent berichten im Fachblatt "Applied Physics Letters", wie sie den Lichtpunkt, den so genannten Spot von Infrarot-Lasern schrumpfen ließen.

"Dieses Instrument könnte wichtige Anwendungen für bildgebende Infrarotverfahren in Biologie und Chemie finden", schreiben Federico Capasso und seine Kollegen. Für die Verkleinerung der Infrarot-Lichtpunkte im Nahfeld des Lasers nutzten sie zwei winzige Goldstäbchen. Zwischen diesen ließen sie einen Abstand von nur 100 Nanometern. Strahlt nun das Laserlicht mit Wellenlängen zwischen 5300 und 7000 Nanometer auf diese Struktur ein, wirkt es wie eine optische Antenne. Dabei werden Elektronen in den Goldstäbchen zu Schwingungen angeregt. Das Ergebnis: In dem kleinen Spalt zwischen den Stäbchen entsteht ein Infrarot-Spot von etwa 100 Nanometer Durchmesser.

Klassisch liegt das Auflösungsvermögen von solchen Infrarotmikroskopen bestenfalls bei der Hälfte der verwendeten Wellenlänge, also bei etwa 3500 Nanometern. Doch mit der Nanoantenne könnte dieser Wert auf bis zu 100 Nanometer verbessert werden. In weiteren Experimenten will Capasso seine Nanoantenne in einem Infrarotmikroskop integrieren. Dazu sollen die kleinen Laserquellen mit den Nanoantennen auf die Spitzen von Rasterkraftmikroskopen gesetzt werden. Winzige Proben könnten damit Punkt für Punkt abgetastet und um ein Vielfaches genauer mit Infrarot-Licht beobachtet werden.