Forscher beobachten erstmals die Dynamik plasmonischer Skyrmionen aus Licht auf ultraglatten Goldplättchen

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Die zerstörerische Kraft eines Tornados entsteht durch die extrem hohen Rotationsgeschwindigkeiten in seinem Zentrum, die als Wirbel bezeichnet werden.

Überraschenderweise werden ähnliche Effekte für Licht vorhergesagt, das sich entlang einer atomar glatten Goldoberfläche bewegt, die Drehimpulse und Wirbel aufweisen kann.

Forschern der Universitäten Stuttgart und Duisburg-Essen sowie der University of Melbourne (Australien) ist es nun erstmals gelungen, diese Wirbelmuster, die als Skyrmionen bezeichnet werden, auf der Nanometerskala zu filmen.

Die Zeitschrift Science berichtet in ihrer Ausgabe vom 24.

April 2020 über diese bahnbrechende Arbeit.Wenn eine Eiskunstläuferin beginnt, eine Pirouette zu drehen und die Arme hebt, dreht sie sich aufgrund der Drehimpulserhaltung immer schneller um die eigene Achse.

An heißen Sommertagen erzeugt der gleiche Pirouetteneffekt so genannte “Staubteufel”, d.h.

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kleine Wirbelstürme heißer Luft, und er verleiht auch großen Tornados ihre Zerstörungskraft.

Der Physiker Tony Skyrme hat solche Wirbel in den 1960er Jahren in einem Forschungsfeld namens Topologie eingehend untersucht.

Die Muster werden nach ihrem Entdecker Skyrmionen genannt.Licht, das sich entlang atomar glatter, nanostrukturierter Goldoberflächen ausbreitet, kann auch eine Art Drehimpuls haben, so dass sich Wirbel bilden können.

In diesem Fall sind die Wirbel jedoch nur wenige hundert Nanometer groß, und das Auge dieses Nanosturms ist nur wenige Nanometer groß.

Daher konnte bisher noch niemand die genaue Orientierung dieser Wirbel messen.

Es war auch unmöglich, die Wirbeldynamik zu betrachten, denn die Zeit, die das Licht braucht, um sich einmal um einen solchen Wirbel herum zu bewegen, beträgt nur wenige Femtosekunden (billiardstel Millisekunden).In einem bahnbrechenden Experiment ist es einem Forscherteam der Universität Stuttgart, der Universität Duisburg-Essen und der University of Melbourne in Australien erstmals gelungen, solche plasmonischen Skyrmionen aus Licht auf der Nanometerskala zu filmen.

Die Forscher waren in der Lage, die….

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