

Unsere Forschung
Wir untersuchen und gestalten nanoskalige Licht-Materie-Wechselwirkungen mit gezielt entworfenen und präzise hergestellten Nanostrukturen. Ziel ist es, optische Felder auf der Nanometerskala kontrolliert zu formen und damit Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie jenseits klassischer Auflösungsgrenzen zugänglich zu machen. So entstehen neue Möglichkeiten zur Verstärkung, Steuerung und Funktionalisierung optischer Prozesse.
Die Arbeiten basieren auf einem Zusammenspiel von Theorie, Simulation, Nanofabrikation und Experiment. Nanooptische Konzepte werden mithilfe computergestützter Modelle entworfen und mit modernen Nanofabrikationsverfahren realisiert. Lineare und nichtlineare mikroskopische sowie spektroskopische Methoden dienen der detaillierten Charakterisierung der optischen Eigenschaften und der Validierung der zugrunde liegenden physikalischen Konzepte.
Die funktionalen Nanostrukturen sind auf spezifische Fragestellungen zugeschnitten. Sie dienen sowohl der Beantwortung grundlegender Fragen der Nanooptik als auch der Entwicklung neuer Ansätze für spektrale Sensitivitätssteigerung, nanoskalige Sensorik und kontrollierte Licht-Materie-Interaktionen. Die Forschungsabteilung verbindet so grundlagenorientierte Forschung mit der systematischen Erschließung nanooptischer Funktionen.
Forschungsschwerpunkte

Plasmonische Nanoantennen
& Nanoschaltungen
Entwurf und Realisierung plasmonischer Nanostrukturen zur lokalen Feldverstärkung und kontrollierten Führung optischer Signale auf der Nanoskala

Nanooptische Resonatoren
& funktionale Materialien
Halbleitende Polymermikroresonatoren und weitere funktionale Nanomaterialien für gezielte Licht-Materie-Wechselwirkungen

Plasmonenverstärkte
Spektroskopie
Nutzung plasmonischer Effekte zur Erhöhung der Sensitivität linearer und nichtlinearer spektroskopischer Verfahren

Extreme
Nanofabrikation
Deterministische Herstellung hochaufgelöster metallischer und dielektrischer funktionaler Nanostrukturen mit Sub-10-Nanometer-Feinstrukturen

Chirale & sensorische
Nanooptik
Chirale Licht-Materie-Wechselwirkungen und optische Nanosensoren für selektive und hochsensitive chiroptische Detektionskonzepte

Funktionale und aktive Metasurfaces
Aktiv steuerbare funktionale Metasurfaces zur Nah- und Fernfeld-Lichtkontrolle
Kooperationen und Netzwerke
Die Forschungsabteilung Nanooptik ist in nationale und internationale Forschungsnetzwerke eingebunden und arbeitet mit Partnern aus Physik, Chemie, Materialwissenschaften, Optik und Nanotechnologie zusammen. Zentral ist die Mitarbeit im DFG-Sonderforschungsbereich NOA, der nichtlineare Optik im atomaren Maßstab grundlagenorientiert untersucht. Hinzu kommt die Beteiligung an der DFG International Research Training Group „Meta-Active“ der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Australian National University, die internationale Nachwuchsforschende im Feld der Metasurfaces ausbildet. Die Forschungsabteilung übernimmt dabei eine zentrale Rolle beim Entwurf, der Herstellung und der optischen Charakterisierung funktionaler Nanostrukturen. Darüber hinaus bestehen langfristige Kooperationen mit materialwissenschaftlichen Partnern in den USA, Taiwan und Japan – unter anderem zu photonischen Schaltungen, Nanoemittern und halbleitenden Polymer-Mikrokavitäten.
Innerhalb des Leibniz-IPHT ist die Forschungsabteilung eng mit Forschungseinheiten aus der Spektroskopie/Bildgebung und Mikroskopie sowie aus dem Bereich der optischen Dünnschichttechnologien und Mikro- und Nanotechnologie vernetzt. Die Zusammenarbeit reicht von nichtlinearer Spektroskopie und superauflösender Bildgebung chiraler Domänen über molekulare Dünnfilme bis zu Nanoprinting-Ansätzen für hochbrechende dielektrische nanooptische Resonatoren. So lassen sich nanooptische Konzepte in institutsweite experimentelle Plattformen einbetten und für weiterführende methodische und technologische Entwicklungen erschließen.
Ausgewählte Projekte
Analyse lichtinduzierter chemischer Prozesse im Nanobereich
NOA (C1): Hotspot-unterstützte kohärente nichtlineare Raman-Spektroskopie mit Einzelmolekülauflösung und Zeitauflösung
Aktive nanostrukturierte Metaoberflächen zur Lichtsteuerung
Meta-Active: Maßgeschneiderte Metaoberflächen – Erzeugung, Programmierung und Detektion von Licht
Aktuelle Publikationen

