Ausgangspunkt für unsere Arbeit waren die SiO2-Nanokugeln, die wir im Rahmen unserer letzten Jugend-forscht-Arbeit nach dem Stöber-Fink-Bohn-Verfahren hergestellt hatten. Den Durchmesser dieser Nanokugeln kann man aufgrund des Abbe-Limits nicht mit einem Lichtmikroskop bestimmen.
Da uns in der Schule kein Elektronenmikroskop zur Verfügung steht, suchen wir in unserer diesjährigen Arbeit nach Möglichkeiten, den Durchmesser dieser Kugeln mit einfachen Mitteln zu bestimmen. Dies gelang uns mit Hilfe der Totalreflexion an der Grenzfläche eines Prismas. Wir benutzen hierzu das im Bereich von 0 - 100nm auftretende Nahfeld. Vorher hatten wir uns mit Mikrowellen mit diesem Nahfeld vertraut gemacht und experimentell eine Nahfeldfunktion ermittelt, die wir auf Lichtwellen übertragen haben.
Besonders interessante Erfahrungen machten wir, als wir anstelle der SiO2-Kugeln unterschiedliche Goldkugeln mit einem Durchmesser von 10 - 80nm benutzten. Die Sichtbarmachung dieser Kugeln gelang uns erst mit der Dunkelfeldmikroskopie im optischen Nahfeld. Durch seitliches Anstrahlen mit weißem Licht regten wir in diesen Goldkügelchen Plasmonenschwingungen an, so dass die Kugeln entsprechend ihrem Durchmesser selber farbiges Licht aussendeten (beschleunigte Ladungen strahlen). Der Anblick solcher Kugelgemische war faszinierend, da er uns vorkam wie ein Blick in ein neues Universum.
Der Anblick dieser Goldkugeln ist jedoch nicht nur faszinierend, sondern auch ein äußerst aktuelles Thema für Forschungen im Nanometerbereich. So wie die Lichtmikroskopie in den Bereichen Medizin, Biologie und Materialwissenschaften enorme Fortschritte bewirkt hat, so erhofft man sich von den Informationen aus dem optischen Nahfeld einen ähnlichen Erkenntnissprung. Folgende Entwicklungen deuten sich schon an: Kopplung zwischen Elektronik und Photonik im Nanometerbereich, Datenträger mit einer deutlich höheren Datendichte, preiswerte Nanosensoren und neuartige Nahfeldmikroskope.
