Plasmonische neuronale Architekturen auf Titelblatt von Nanophotonics

In der Veröffentlichung aus der Arbeitsgruppe von OPTIMAS-Sprecher Prof. Dr. Martin Aeschlimann in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Benjamin Stadtmüller von der Universität Augsburg wird eine plasmonische Plattform vorgestellt, die optisches Multiplexing, statische Gewichtung und nichtlineare Aktivierung in einer einzigen nanoskaligen Architektur vereint – ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Realisierung einer plasmonischen Nervenzelle. Bei diesem Ansatz dient der Bahndrehimpuls (OAM) des Lichts als orthogonales und von Natur aus paralleles Kodierungsschema. Dadurch können unterschiedliche optische Signale in einzelne plasmonische Wellenleiter geleitet werden. Die Gewichtung der Eingangssignale wird durch präzise konstruierte Spalte gesteuert, während die nichtlineare Aktivierung des Systems durch Zwei-Photonen-Photoemission erfolgt, die mittels Photoemissions-Elektronenmikroskopie (PEEM) räumlich aufgelöst wird. Das Design begrenzt elektromagnetische Felder weit unterhalb der Beugungsgrenze und integriert die plasmonische Signalführung auf engstem Raum, wodurch Absorptionsverluste verringert und lokale Nahfeldeffekte gezielt nutzbar gemacht werden. Die Struktur wird in einem zweistufigen Elektronenstrahl-Lithografieprozess (EBL) gefertigt und ist damit prinzipiell für eine skalierbare Herstellung geeignet. Sie stellt einen kompakten, energieeffizienten Baustein für ultraschnelle neuromorphe photonische Schaltungen dar. Zusammen skizzieren diese Ergebnisse einen konkreten Weg hin zu dichten plasmonischen neuronalen Netzwerken, die eine rein optische Informationsverarbeitung mit Lichtgeschwindigkeit ermöglichen.

Toward Plasmonic Neuronal Architectures at the Nanometer Scale
Christopher G. O. Weiß, Tobias Eul, Emily Kruel, Mario F. Pfeiffer, Bert Lägel, Benjamin Stadtmüller, Martin Aeschlimann
Nanophotonics, 2026; 15:e70066

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Fragen beantwortet: 

Prof. Dr. Martin Aeschlimann

RPTU in Kaiserslautern, Fachbereich Physik

Tel:  0631-205 2322

E-Mail: m.aeschlimann(at)rptu.de