FWF - Elektronenmikroskopische Detektion - Elektronenmikroskopische Detektion von Partikelplasmornen

Messungen der Intensitätsverteilung des optischen Nahfeld um metallische Nanostrukturen ermöglichen eine detaillierte Analyse der Wechselwirkung von Licht mit dieser Struktur. In den letzten Jahren konnte gezeigt werden, dass mit elektronenstrahl-basierten Methoden wie ortsaufgelöster electron energy loss spectroscopy (EELS) und energy filtered transmission electron microscopy (EFTEM) diese optischen Nahfelder mit sehr hoher lateraler Auflösung detektiert werden können. Bislang wurden diese Methoden nur an kolloidalen Nanopartikeln demonstriert, die jedoch nicht in beliebiger geometrische Forme und Größe zur Verfügung stehen, da sie durch Selbstorganisationsprozesse entstehen. Ziel des gegenständlichen Projektes ist es, Nanostrukturen beliebiger Form und Größe für elektronenstrahl-basierte Nahfeld-Meßmethoden verfügbar zu machen. Die Standardmethode zur Herstellung derartiger Strukturen ist die Elektronenstrahllithographie. Die dabei erforderlichen Substratmaterialen (typ. Glas- oder Siliziumsubstrate) sind jedoch für EELS- und EFTEM-Messungen ungeeignet, da sie aufgrund ihrer Dicke für den Elektronenstrahl undurchdringlich sind. Diese Problematik wollen wir durch die Entwicklung eines Prozesses umgehen, der uns erlaubt elektronenstrahllithographisch hergestellte Nanostrukturen auf ein ultradünnes Substrat zu transferieren. Als erste Untersuchungsobjekte werden Nanopartikelpaare (dipole and bowtie antennas) und Nanoringe dienen. Bei den Partikelpaaren ist insbesondere die optische Feldstärke im Raum zwischen den Partikeln von hohem Interesse, da sie laut theoretischen Modellen (im Vergleich zu einem anregenden Lichtfeld) dramatisch erhöht ist. Diese Verstärkungseffekte sind im Zusammenhang mit oberflächenverstärkten Effekten wie oberflächenverstärkte Ramanstreuung oder oberflächenverstärkte Fluoreszenz von hohem Interesse. Bei den Nanoringen erwarten wir aufgrund einer bestimmten (theoretisch vorhersagbaren) Signatur des optischen Nahfeldes einen Plasmonen Mode mit nennenswertem magnetischem Dipolmoment identifizieren zu können. Diese Ergebnisse werden zum Gebiet der optischen Metamaterialen Wesentliches beitragen.