De nanostructuren van het HZB-team van Katja Höflich hebben de vorm van een kurkentrekker en zijn gemaakt van zilver. wiskundig, zo'n nano-antenne kun je zien als een eendimensionale lijn die een helix vormt, gekenmerkt door parameters zoals diameter, lengte, aantal windingen per lengte-eenheid, en handigheid.

De nano-kurkentrekkers zijn zeer lichtgevoelig:afhankelijk van frequentie en polarisatie, ze kunnen het sterk versterken. Omdat spiraalvormige antennes handig zijn, ze kunnen lichtquanta selecteren op basis van hun handigheid, d.w.z. hun draai. Dit resulteert in nieuwe toepassingen in de informatietechnologie op basis van het spinkwantumgetal van licht. Een andere toepassing kan liggen in sensortechnologie voor het detecteren van chirale moleculaire soorten tot op het niveau van een enkel molecuul.

Gebruikelijk, de interactie van dergelijke nano-antennes met een elektromagnetisch veld wordt bepaald met behulp van numerieke methoden. Elke helixgeometrie, echter, vereist een nieuwe numeriek dure berekening.

Voor de eerste keer, Höflich en haar team hebben nu een analytisch exacte oplossing van het probleem afgeleid. "We hebben nu een formule die ons vertelt hoe een nano-antenne met specifieke parameters op licht reageert, ", zegt Höflich. Deze analytische beschrijving kan worden gebruikt als een ontwerptool, omdat het de vereiste geometrische parameters van een nano-helix specificeert om elektromagnetische velden van gewenste frequenties of polarisatie te versterken.

De HZB-onderzoekers waren in staat om nano-antennes te fabriceren in een elektronenmicroscoop door gebruik te maken van direct elektronenbundelschrijven. De elektronenbundel schrijft eerst punt voor punt een helixvormige koolstofstructuur. Deze structuur wordt vervolgens bedekt met zilver. De feitelijke metingen van de optische eigenschappen van deze zilveren nano-antennes komen goed overeen met de berekende eigenschappen voorspeld door het analytische model.