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Lichtcomputer: Forscher bauen Luftimitat aus Aluminiumoxid

Ein dünner Film bricht Licht wie Luft, kann aber dank seiner Stabilität in Bauteile zukünftiger Computer eingearbeitet werden.
Dünne Schicht mit sehr niedrigem Brechungsindex

Einen dünnen Film mit ähnlichen elektrischen und optischen Eigenschaften wie Luft hat ein Team um Chih-Hao Chang von der North Carolina State University entwickelt. Die Struktur selbst ist ungefähr einen Mikrometer dick und besteht aus einer wenige Nanometer dicken Aluminiumoxidschicht, von der sehr regelmäßig angeordnete hohle Säulen, ebenfalls aus Al2O3, nach unten auf das Substrat reichen. Eine solche Beschichtung bricht das Licht im Extremfall lediglich geringfügig stärker als Luft, aber ihr so genannter Brechungsindex ist im bisher mit Feststoffen kaum abgedeckten Bereich zwischen 1,025 und 1,3 frei einstellbar. Derartige Schichten benötigt man für photonische Schaltkreise, die mit Licht statt mit Elektronen rechnen sollen.

Der Brechungsindex ist ein Maß dafür, wie stark ein Material Licht im Vergleich zum Vakuum abbremst – Luft hat einen Brechungsindex von knapp über  1 (dem Vakuumwert), während natürlich vorkommende Feststoffe Brechungsindizes von über 1,3 haben. Die Lücke zwischen diesen beiden Werten soll der neue Stoff schließen, denn photonische Schaltelemente benötigen möglichst hohe Unterschiede in der Lichtbrechung, um effektiv zu arbeiten. Chang und seine Arbeitsgruppe entwickelten die Schicht, indem sie in regelmäßigen Abständen Löcher in eine einen Mikrometer dicke Kunststoffschicht laserten, diese dann durch Gasphasenabscheidung mit Aluminiumoxid beschichteten und den Kunststoff anschließend durch Hitze verdampfen ließen. Es gibt zwar bereits so genannte Aerogele, die ebenfalls sehr niedrige Brechungsindizes erreichen, aber diese lassen sich nicht mit klassischen Methoden als dünne Schicht herstellen.

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