Die Arbeit betrachtet den Einfluss von Kontaktpunkten zwischen regelmäßig im Raum angeordneten Kupferrohren als einzelne Streuer auf die Ausbreitung von Radiowellen und somit auf die Ausprägung verbotener Frequenzbereiche für diese Wellen – sogenannter Bandlücken. Mittels theoretischer Überlegungen, numerischer Simulationen und experimenteller Messungen der Streuung an allen möglichen zweidimensionalen Anordnungen der Rohre – den sogenannten Bravais-Gittern – zeigen die Forschenden, dass auftretende Kontaktpunkte systematisch breitere Bandlücken erzeugen und damit breitbandige Filter für die Hochfrequenzwellen ermöglichen.
Die Ergebnisse belegen, dass die genaue Kenntnis der geometrischen Struktur der Streuer und ihrer exakten Positionierung zueinander, speziell im Fall der Berührung, eine systematische Beeinflussung und Kontrolle der Bandstrukturen ermöglicht und somit hilft, die Ausbreitung von Wellen maßgeschneidert zu steuern. Insbesondere für Anwendungen in der Elektronik und Photonik sind große, einstellbare Bandlücken von entscheidender Bedeutung, da sie das elektronische und optische Verhalten von Bauelementen bestimmen.
Die Studie ordnet sich in die aktuelle Forschung zur Entwicklung von Geometrieeffekten in funktionalen, zweidimensionalen Membranmaterialien ein. Sie steht im Einklang mit Erkenntnissen aus Forschungsarbeiten, in denen die Autoren einen ähnlichen Effekt für Schall nachgewiesen haben. Inspiriert wurde sie durch Arbeiten im Rahmen der TUCculture-Initiative am Stelenkunstwerk „Denk- und Wahrnehmungsmodell für das Phänomen der Farbe“ des Dresdner Künstlers Stefan Nestler (1998) vor dem Hörsaal- und Seminargebäude der TU Chemnitz. Das Kunstwerk stellt die weltweit größte Realisierung eines photonischen Kristalls dar. Mit der Weiterentwicklung des Themengebiets leisten die Autorinnen und Autoren einen positiven Beitrag zur Grundlagenforschung im Bereich der Wellenphysik und geben neue Impulse für die Materialforschung.
Originalveröffentlichung: D. Röhlig, R. Zichner, T. Blaudeck, A. Thränhardt, V. Laude: „Contact points open wide band gaps in all two-dimensional Bravais lattices“, Physical Review B 113, 144391 (2026). URL https://doi.org/10.1103/9ql7-t9rh
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Foto: David Röhlig
