Einem internationalen Forscherteam der École polytechnique, des Collège de France und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist eine Weltpremiere gelungen: die experimentelle Realisierung eines rein optischen photonischen Zeitkristalls (PTC), veröffentlicht heute in Nature.
Während ein herkömmlicher Kristall eine periodische Struktur im Raum besitzt (ein sich wiederholendes Atomgitter), hat ein photonischer Zeitkristall eine periodische Struktur in der Zeit — seine optischen Eigenschaften werden auf ultrakurzen (Pikosekunden-) Zeitskalen moduliert, vergleichbar mit dem Schwingungszyklus des Lichts selbst.
Das Team baute ein „plasmonisches Metamaterial" — mikrometergroße goldene Zinnenstrukturen auf einer Halbleiterschicht aus Indium und Antimon. Durch das Abschießen intensiver Terahertz-Laserpulse der TELBE-Superstrahlungsquelle des HZDR auf das Bauteil zeigten die Forscher, dass die Reflektivität und Resonanzfrequenz des Materials auf Pikosekunden-Zeitskalen stark moduliert werden können.
Der Durchbruch könnte die Terahertz-Technologie transformieren — einen Frequenzbereich zwischen Elektronik und Photonik, der trotz enormen Potenzials technologisch unterentwickelt ist. Zu den Anwendungen gehören ultraschnelle optische Computer, neuartige Terahertz-Laser und die sofortige Abstimmung von Licht für medizinische Bildgebung und Kommunikation.
