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Als Brechung bezeichnet man die Richtungsänderung einer Lichtwelle,
etwa wenn sie aus Luft in Wasser oder in einen Kristall eintritt.
Grund ist eine lokale Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit. Bei
doppelbrechenden Kristallen wird das Licht dabei in zwei senkrecht
zueinander polarisierte Teilstrahlen zerlegt, die unterschiedliche
Geschwindigkeiten haben und zueinander parallelverschoben wieder
austreten. Ursache ist ein Kristallgitter, das entlang der
verschiedenen räumlichen Achsen sehr unterschiedliche optische
Eigenschaften zeigt (Anisotropie).
Doppelbrechende optische Bauteile bestehen üblicherweise aus Kalkspat.
Entscheidende Größe ist der Brechungsindexunterschied für Licht, das
sich in zwei unterschiedlichen Richtungen im Kristall ausbreitet.
Dieser Wert liegt für Kalkspat bei 0,17.
Das Team um Daniel B. Leznoff und Zuo-Guang Ye hat nun ein stark
doppelbrechendes Koordinationspolymer hergestellt.
Koordinationspolymere sind ein-, zwei- oder dreidiemnsional verbrückte
Metallkomplexe. Vorteil dieser Verbindungsklasse ist eine schier
unbegrenzte Designfreiheit: Die einzelnen Bausteine - Metallzentrum,
Chelatliganden, Brückenligangen - können fast beliebig ausgewählt und
kombiniert werden, um spezielle Materialeigenschaften maßzuschneidern.
Leznoffs Team, im Labor von Michael J. Katz angeführt, wählte einen "Terpy"
genannten Liganden, ein flaches Ringsystem aus drei Pyridineinheiten
(aromatische Sechsinge mit einem Stickstoffatom) und Blei als
Metallzentrum. Die Komplexe sind über lineare Brückenliganden aus
einem zentralen Silber- oder Goldion und zwei Cyanid-Gruppen zu
zweidimensionalen Schichten verbunden. Wird das zentrale Blei durch
Mangan ersetzt, entstehen eindimensionale leiterartige Strukturen. Im
Kristall sind die Blei- und die Mangan-Polymere aber analog
angeordnet: die Terpy-Moleküle liegen Fläche zu Fläche senkrecht der
Achse des Kristallwachstums - offenbar das entscheidende Kriterium für
die hohe Doppelbrechung, die Werte von 0,43 bzw. knapp unterhalb 0,4
erreicht und damit signifikant höher als bei der Mehrzahl
anorganischer doppelbrechnder Materialien ist.
Eine verbesserte optische Datenspeicherung und Datenübertragung in der
Kommunikationstechnik sind mögliche Anwendungsgebiete für hoch
doppelbrechende Materialien.
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