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Photonik : Quasikristalle als Lichtsperren

Um logische Schaltungen mit Licht anstelle von Elektronen zu realisieren, sind Bausteine nötig, die einzelne Wellenlängen gezielt ausschließen können. Bislang favorisieren Wissenschaftler für diese Aufgabe so genannte photonische Kristalle, die dank ihrer regelmäßigen Struktur für bestimmte Frequenzen undurchdringlich sind. Ein Forscherteam um Paul Steinhardt von der Princeton-Universität hat nun gezeigt, dass auch weniger regelmäßige Quasikristalle dazu fähig sind.

In einem Modellexperiment bauten die Wissenschaftler einen Quasikristall sowie einen Diamanten im vergrößerten Maßstab nach: Der Abstand zwischen den Atomen betrug jeweils etwa einen Zentimeter. Der Quasikristall hatte eine ikosaedrische Struktur, die weniger perfekte Gitter erlaubt als beim Diamanten, dessen photonische Eigenschaften gut untersucht sind. Statt mit sichtbarem Licht, dessen Wellenlänge unter einem Mikrometer liegt, testete Steinhardts Team die Modelle mit Mikrowellen. Tatsächlich stellte sich heraus, dass sowohl der Diamant als auch der Quasikristall in diesem Frequenzbereich Bandlücken aufweisen, die ein Eindringen der Strahlung verhindern.

Neben Anwendungen in der Optik könnte dieses Ergebnis auch weiter gehende Forschungen in der Akustik nach sich ziehen. Wenn periodisch aufgebaute Strukturen Schwingungen mit bestimmten Wellenlängen abblocken, könnten entsprechend dimensionierte Quasikristalle eventuell sogar Schallwellen abfangen und so als Material für Lärmschutzanlagen geeignet sein.

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