Schon seit mehr als tausend Jahren schleifen Menschen Linsen. Während ihre Qualität im Laufe der Jahrhunderte durch besseres Rohmaterial, bessere Fertigungsprozesse und die Kombination verschiedener Linsen zu komplexen Systemen stets zunahm, beruht die Funktion der meisten heute verfügbaren Optiken immer noch auf den schon damals bekannten theoretischen Grundlagen.
Moderne Nanotechnologie erlaubt uns heute einen ganz anderen Ansatz: Mit Hilfe von winzigen (Nano-) Türmchen aus Silizium oder Glas, die kleiner sind als viele Bakterien und mit den Fertigungsmethoden moderner Halbleitertechnik hergestellt werden, kann man heute den Schwingungszustand (die Phase) von Licht auf der Nanoskala verändern. Das bedeutet, dass man Licht fokussieren und abbilden kann, ohne dass es eine »echte« Linse durchläuft. Da eine so hergestellte Optik aus einem Verbund von vielen Hunderten, manchmal auch Milliarden solcher Nanotürmchen besteht, nennen wir sie Metalinse.
Diese neue Technologie erlaubt uns einerseits die Herstellung von ultraflachen Objektiven – sie sind flacher als ein menschliches Haar und eignen sich deshalb z. B. optimal für Smartphone-Kameras – oder von achromatischen Optiken, die sich als farbunabhängige Linsen z. B. sehr gut in der Mikroskopie verwenden lassen. Des Weiteren kann man nun auch optische Elemente realisieren, welche komplett neue Funktionen erfüllen. Beispiele hierfür sind die Erzeugung von Lichtstrahlen, die einen Drehimpuls besitzen, die Entwicklung von Kameras, welche Polarisation erkennen können, oder die weitere Verkürzung der Dauer von ohnehin schon ultrakurzen Lichtblitzen.
Der Vortrag von Marcus Ossiander von der Technischen Universität Graz stellt im Rahmen der Reihe „Wissenschaft für jedermann“ die Grundlagen, die Fertigung und einzigartige physikalische Anwendungsmöglichkeiten, die sich durch die neuen Gestaltungsmöglichkeiten ergeben, vor.
In Zusammenarbeit mit dem attoworld-Team um Professor Ferenc Krausz an der Ludwig-Maximilians-Universität und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik.
Mehr unter: www.deutsches-museum.de
