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Department Physik
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UnivIS FAU Erlangen-Nürnberg

Physikalisches Kolloquium
Kolloquium der Theor. Physik
Gruppenseminar der Theorie 1

Bachelorarbeit

  • Anna-Lena Robisch
  • Bikontinuierliche C(Y)-Strukturen als photonische Kristallmodelle mit Händigkeit
Abstract

Biomimetische photonische Kristalle können als bikontinuierliche periodische Labyrinthe konstruiert werden, die durch Flächen konstanter mittlerer Krümmung begrenzt sind. Photonische Bandlücken dieser periodischen Materialien im Bereich des sichtbaren Lichtes führen zu selektiver Reflektion verschiedener Frequenzen, was in der Biologie als „Strukturfarbe“ bekannt ist.
Eine bisher nicht beachtete Eigenschaft von einigen Minimalflächen-Strukturen ist ihre Händigkeit, d.h. die Tatsache, dass eine Spiegelung nicht durch eine Drehung rückgängig gemacht werden kann. Das Fehlen dieser Symmetrie legt die Vermutung nahe, dass links- und rechts-polarisiertes Licht sich unterschiedlich in diesen periodischen Labyrinthen ausbreitet und reflektiert wird. Die Aufgabe von Frau Robisch war, optische Bandstrukturen von chiralen C(Y)-CMC-Flächen mit Raumgruppen P4332 und I4132 zu bestimmen und zu untersuchen, ob Bandlücken, d.h. Strukturfarben auftreten.


Die zentralen Ergebnisse ihrer Arbeit sind:

  • Mit dem Programm 'Surface Evolver' lassen sich CMC-C(y)-Strukturen mit vorgegebener mittlerer Krümmung bzw. Porenvolumen erzeugen.
  • Die Bandstrukturen zeigen keine totalen Bandlücken, sondern nur partielle in spezielle Hauptsymmetrierichtungen.
  • Die Frequenz einer partiellen Bandlücke sinkt mit ansteigendem Volumenanteil des Dielektrikums.
  • Für Silizium findet man die größten partiellen Bandlücken bei einem Volumenanteil von ca. 25%.