Seit den späten fünfziger Jahren weiß man, was die Ursache der Farbe ist: Fällt Licht durch eine Scheibe mit den kleinen Metallteilchen, so wird ein Teil verschluckt. Verloren gehen dem Licht dabei genau die Photonen, deren Energie die Elektronen im Metall zum Schwingen wie in einem Wasserglas anregen kann. Physiker bezeichnen dies auch als Anregung eines Oberflächenplasmons. Die schwingenden Elektronen reiben sich aneinander, wobei sich die Lichtenergie in Wärme umwandelt. Daher fehlt die Farbe der verschluckten Photonen, nachdem ein Lichtstrahl eine gefärbte Glasscheibe durchquert hat. Hinter ihr lässt sich nur noch die Komplementärfarbe erkennen.

Nun hat eine Gruppe von Forschern des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart, der Philipps-Universität Marburg und der Universität Bonn herausgefunden, wie sich die Absorptions-Eigenschaften der Metall-Nanopartikel ändern lassen, sich sogar die Absorption bei einstellbaren Wellenlängen komplett abschalten lässt. Dazu brachten die Forscher winzige, leicht ovale Goldpunkte in einer Größe von etwa hundert Nanometern in einem regelmäßigen Muster auf einem Licht-leitenden Material auf – bei letzterem handelt es sich um Indium-Zinn-Oxid (ITO). Über eben jenen Lichtwellenleiter tauschten die Metallteilchen untereinander Photonen aus, sodass die Partikel ihre Elektronenbewegung mit dem Nachbarn synchronisieren konnten. Koppelte nun das ganzes Feld von Gold-Nanoteilchen zusammen, so entstand ein so genannter zweidimensionaler photonischer Kristall, dessen optische Eigenschaften nicht mehr nur durch die Einzelteilchen, sondern vielmehr durch das Kollektiv und seine spezielle Anordnung bestimmt werden.

An solchen optischen Materialien wird im Moment weltweit fieberhaft geforscht. Von ihnen erhoffen sich Wissenschaftler ganz neuartige integrierte optische Schaltkreise, die Licht anstelle von Elektronen auf Nanostrukturen umherleiten. Auch wären neuartige Komponenten für die Telekommunikation denkbar, die beispielsweise ein Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetz ermöglichen. Die photonische Kopplung der Goldteilchen könnte daher ein wichtiger Schritt zur Verwirklichung des Zieles von integrierten photonischen Systemen darstellen.