Mit einer neuartigen Methode lassen sich gezielt kleine Lichtwirbel erzeugen. Darin finden mehr Informationen Platz als in einem einfachen Laserstrahl.
Jede Sekunde rauschen unfassbar große Datenmengen durch das weltweite Informationsnetzwerk. Unser ganzes modernes Leben beruht darauf, Informationen in Laserlicht zu codieren, über Glasfaserkabel zu versenden und wieder zu decodieren. Doch die maximal mögliche Übertragungsrate ist begrenzt – bei steigender Nachfrage nach Informationskapazität.
Ein solcher Wirbel, fachsprachlich auch Vortex genannt, besteht aus einem Lichtstrahl, bei dem ein ruhiges und dunkles Zentrum wie ein kleiner Hurrikan von einem Ring aus hellem Licht umgeben ist. So wie auch das Auge eines Wirbelsturms ruhig ist, weil die Winde um ihn herum in verschiedene Richtungen wehen, bleibt das Auge des Vortex dunkel, weil das elektrische Feld des Lichts auf verschiedenen Seiten des Strahls in unterschiedliche Richtungen zeigt.
Frühere Forschungsarbeiten haben einen Zusammenhang zwischen der Art der auftretenden Wirbel und der Symmetrie der Struktur, die sie erzeugt, aufgezeigt. Wenn beispielsweise Teilchen im Nanomaßstab in zweidimensionalen Quadraten angeordnet sind, bildet das Licht einen einzelnen Wirbel; Sechsecke erzeugen einen doppelten Wirbel und so weiter. Komplexere Wirbel erfordern mindestens achteckige Formen.
In ihrer Studie manipulierte die Gruppe 100 000 metallische Nanopartikel, jeder nur etwa ein Hundertstel so groß wie der Durchmesser eines menschlichen Haares. Der Schlüssel lag darin, herauszufinden, wo die Teilchen am wenigsten mit dem gewünschten elektrischen Feld wechselwirkten. »Ein elektrisches Feld hat Stellen mit hoher Vibration und Orte, an denen es im Grunde tot ist.
Die Entdeckung ist möglicherweise der erste Schritt hin zu einer neuen, leistungsfähigen Art der Informationsübertragung. »Wir könnten diese Wirbel zum Beispiel über Glasfaserkabel verschicken und sie am Zielort wieder auspacken«, sagt Erstautor Kristian Arjas. »Dadurch könnten wir unsere Informationen auf viel kleinerem Raum speichern und viel mehr Daten auf einmal übertragen.
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