Ultraschallphononische kolloidale Kristalle auf der Basis von submikroskopischen Silika-, Polymer- und Hybridperlen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Goetz P. Hellmann; Professor Dr. Ulrich Jonas
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 61437418

3D-Strukturen mit einer periodisch modulierten Dielektrizitätszahl (photonische Kristalle) können im Bereich von gitterspezifischen Bragg-Resonanzen Bandlücken aufweisen, in denen die Propagation des Lichts verboten ist. Ähnliche phononische Bandlücken sind in Strukturen mit periodischer Variation der Dichte und der Schallgeschwindigkeit theoretisch vorausgesagt worden. Kürzlich wurde eine solche Bandlücke von einigen von uns im Ultraschallbereich nachgewiesen. Dieses Projekt gilt der genauen Untersuchung dieser Bandlücken in Opalen mit einem fcc-Gitter. Diese werden mit verschiedenen Techniken aus kolloidalen Polymer-, Silika- und Kernschale-Hybridperlen verschiedener Größe und Zusammensetzung erzeugt. Eine Vielfalt an Opalen mit verschiedenen Gitterdimensionen, lokalen Strukturen und Modulkontrasten können präpariert werden, so dass die Bandlücken maßgeschneidert werden können. Die Phonendispersionsrelation ω(k) der Opale werden mit wellenvektorabhängiger Brillouin-Lichtstreuung (BLS) gemessen und im Vergleich mit Computerberechnungen auf der Basis des multiple phonon scattering formalism interpretiert. Die Charakteristik der Perlen wird ihren mit BLS gemessenen Schwingingseigenmoden entnommen. Ziel ist eine quantitative theoretische Beschreibung der ω(k)-Dispersion ohne anpassbare Parameter. Schließlich soll das computergestützte Design von phononischen Kristallen aus Kernschale-Perlen erarbeitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen