Perforiert man eine halbdurchlässige Metallfolie mit einer periodischen Anordnung von winzigen Löchern, geht nicht mehr, sondern deutlich weniger Licht hindurch als zuvor. Das zeigten Physiker der Universität Stuttgart nun anhand eines metallischen Films, der fast zur Hälfte aus Löchern besteht.

Die Wissenschaftler um Julia Braun untersuchten die Licht-Transmission durch eine etwa 20 Nanometer dicke Goldfolie. Mit Hilfe von lithographischen Verfahren versahen sie den Film mit regelmäßig angeordneten, 200 Nanometer großen Löchern. Die durchlöcherten Filme zeigten im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich mehrere Frequenzen, bei denen das Licht stark absorbiert wird.

Diese zusätzliche und für Metalle ungewöhnliche Absorption ist eine direkte Konsequenz des periodischen Lochmusters, berichten die Forscher, und hängt in erster Näherung nur vom Abstand, nicht aber von der Größe der Löcher ab. Die Periodizität erlaube kollektive Dichteschwingungen von Metallelektronen, so genannte Plasmonen, an denen das Licht gestreut werde. Dies führe letztlich zu der verstärkten Absorption, erläutern Braun und ihre Kollegen. Die Anregung der Plasmonen sei dabei stark vom Einfallswinkel des Lichts abhängig. Inwieweit diese unerwartete optische Eigenschaft der Nanostruktur gezielt für künftige Anwendungen genutzt werden kann, soll nun erforscht werden.

Gewöhnlich sind Metalle undurchsichtig, denn sie reflektieren das Licht fast vollständig. Bereits vor etwa zehn Jahren entdeckten Physiker, dass winzige Löcher – deutlich kleiner als die Wellenlänge des verwendeten Lichts – in einem undurchsichtigen, dicken Metallfilm mehr Strahlung durchlassen als von der klassischen Optik erwartet. Ist die Metallschicht hingegen sehr dünn und damit halbdurchlässig, so kehrt sich dieser Effekt den neuen Ergebnissen zufolge anscheinend um. (mp)