Multihierarchische selbst-organisierte Metamaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Rockstuhl
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263524979

Mittels Selbstorganisation und auf chemischem Wege hergestellte Metamaterialien ermöglichen fundamental neue Anwendungen und können bestehende signifikant verbessern. Für solche Anwendungen werden aber Metamaterialien in größeren Volumina und mit einer starken Dispersion benötigt. Solche Metamaterialien waren bisher nicht erhältlich, da mittels traditioneller Methoden der Nanostrukturierung nur dünne Filme herstellbar waren. Zur Lösung dieses Problems bieten Methoden der Herstellung auf der Basis von chemischen Selbstorganisationsprozessen vielfältige Ansätze. Bisher führten diese aber nur zu stark verdünnten Lösungen, in welchen die Streuantwort einzelner Metaatome gut beobachtet war. Allerdings konnten bisher keine Effekte einer Kopplung von Meraatomen beobachtet werden, welche die Grundvoraussetzung für effektive Medien und verschiedene andere Anwendungen wären.In unserem Projekt wollen wir mittels Methoden der Selbstorganisation und ausschließlich auf bottom-up Ansätzen basierenden Verfahren stark gekoppelte Metaatome realisieren. Diese sollen durch eine zusätzliche Strukturierung in funktionelle optische Elemente überführt werden. In einem zweiten Fokus unserer Arbeit wollen darüber hinaus weiterführende Eigenschaften untersuchen, wie zum Beispiel das auftreten einer starken Chiralität in geeigneten helikalen Metatomen und die Verstärkung nichtlinearer Effekte durch das Ausnutzen hoher Feldenergie im Regime der starken Kopplung.Dieses Projekt ist ein transnationales Projekt zusammen mit zwei Partnern aus der Schweiz. Diese beschäftigen sich mit der chemischen Herstellung und der Charakterisierung der selbstorganisierten Metamaterialien. Als Partner aus Deutschland sollen in diesem Teilprojekt sämtliche theoretische und numerische Arbeiten zur Analyse der Kopplung mehrere selbstorganisierter Metaatome durchgeführt und die dort auftretenden besonderen optischen Eigenschaften untersucht werden, wie z.B. eine starke Chiralität bzw. eine starke Nichtlinearität.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Thomas Bürgi; Dr. Toralf Scharf