Nanostrukturen und hohe Lichtintensität Jenaer Forschung zu Licht-Materie-Wechselwirkung bekommt Förder-Millionen

Wenn Licht auf Nanostrukturen trifft oder die Lichtintensität extrem hoch ist, dann ist eine präzise wissenschaftliche Beschreibung der Wechselwirkung für viele Systeme noch nicht möglich. Mit der Entwicklung solcher Theorien und ihrer praktischen Umsetzungen hat sich seit 2019 der Sonderforschungsbereich "NOA – Nichtlineare Optik auf Atomaren Skalen" an der Uni Jena beschäftigt. Mit Erfolg, denn der Bereich bekam jetzt rund elf Millionen Euro Fördergeld durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt.

Im Sonderforschungsbereich wird das interdisziplinäre Team um Prof. Stefanie Gräfe und Prof. Ulf Peschel grundlegende nichtlineare optische Prozesse der Licht-Materie-Wechselwirkung bis zur atomaren Ebene erforschen. In der zweiten Förderphase wird NOA Systeme mit gemischter Dimensionalität untersuchen: Dazu gehören u. a. chemisch oder elektronisch modifizierte Nanodrähte oder -folien, Einzelphotonenemitter in 2D-Materialien oder atomar dünn geschichtete Materialien. Das Ziel dabei ist es, die jeweilige nichtlineare optische Antwort maßzuschneidern. 

"Mit diesem kombinierten Ansatz wird NOA in der Lage sein, neue Paradigmen für die nichtlineare Optik bis zu atomaren Maßstäben zu etablieren, und dies nicht nur im Hinblick auf Grundlagen, sondern auch auf Anwendungen", betont die künftige NOA-Sprecherin Prof. Gräfe. Gelingt das, winken attraktive Anwendungen, angefangen von winzigen Nanolasern über extrem kompakte Röntgenquellen bis hin zur optischen Detektion weniger Atome. Am Ende ließen sich vielleicht sogar chemische Reaktionen zwischen einzelnen Molekülen in Echtzeit beobachten – eine Dimension, in die lineare optische Systeme nicht vordringen können.