Kristalle lassen im Dunkeln sehen

Kristalle im Nanometermaßstab wandeln Infrarotlicht in sichtbare Bilder um. Die neue Technologie, von Forschern der Australian National University (ANU) in Canberra unter der Leitung von Dr. Rocio Camacho Morales entwickelt, ermöglicht „Nachtsichtgeräte“, die ohne Elektronik auskommen und wie ganz normale Brillen aussehen.

Kristalle aus England

Die nanoskaligen Kristalle entwickelte ein Team um Mohsen Rahmani an der Nottingham Trent University. „Wir haben zunächst mit einzelnen Kristallen experimentiert und festgestellt, dass sie Infrarotlicht umwandeln. Sie so anzuordnen, dass ein Bild entstand, war jedoch eine große Herausforderung”, so der britische Forscher.

Die Kristalle sind 100 Mal dünner als ein menschliches Haar. Sie werden auf normalen Brillengläsern abgeschieden. Laut Dragomir Neshev, Spezialist für metaoptische Systeme und ANU-Professor für Physik, handelt es sich um ein Meta-Material in Form eines dünnen Films, das Licht auf eine bisher unbekannte Art manipuliert. Meta-Materialien sind künstlich geschaffene Werkstoffe einer Zusammensetzung, die in der Natur nicht vorkommen kann. Die Beschichtung lässt sich industriell in großer Zahl und kostengünstig herstellen, so Morales.

Antenne und Bildgebung

Die Kristalle aus Galliumarsenid, einem Material, das in der Halbleitertechnik eine große Rolle spielt, sind praktisch eine Kombination aus Antenne und Bildgebung. Sie fangen das Infrarotlicht ein und wandeln dessen Amplitude, Phase, Polarisation und Frequenz um. Das gelingt, weil sich die einzelnen Kristalle gegenseitig beeinflussen.

Unterschied zu Nachtsichtbrillen

„Die Art und Weise, wie Nachtsichtbrillen funktionieren, ist, dass sie Infrarotlicht aufnehmen“, so Dr. Rocio Camacho Morales von der Australian National University (ANU) in Canberra. „Dieses Infrarotlicht wird in Elektronen umgewandelt und digital angezeigt. In unserem Fall machen wir das nicht.“ Stattdessen ändert das Material, das keine Stromquelle benötigt, die Energie der Photonen in einem sogenannten nichtlinearen optischen Prozess.

Anwendungsmöglichkeiten im Dunkeln

Die im Vergleich zu heutigen Nachtsichtgeräten winzigen Systeme könnten das Autofahren bei Nacht erleichtern. Auch Fußgängern, die auf unbeleuchteten Wegen unterwegs sind, bringt die neue Brille mehr Sicherheit, heißt es.

Ebenfalls könnten Soldaten und Polizisten davon profitieren. Mit den heutigen sperrigen Nachtsichtgeräten ist deren Bewegungsfreiheit oft stark eingeschränkt. Außerdem führen sie oft zu Verspannungen im Nacken.

Die Forschungsergebnisse wurden im Fachmagazin Advanced Photonics veröffentlicht.