FWF - Plasmonic Nanoparticles - Plasmonische Nanoteilchen in Heliumtröpfchen

Die Plasmonik entwickelt sich derzeit zu einer der zentralen optischen Technologien des 21 Jahrhunderts: Es wird erwartet, dass diese Technologie der Konzentration von Lichtfeldern auf Nanopartikel zur Realisierung von ultra-schnellen optischen Computerchips führt, des Weiteren dient sie als Basis für viele interessante Anwendung von chemischen Sensoren bis hin zur Krebsbehandlung und Krebsdiagnostik. Die präzise räumliche und zeitliche Kontrolle über das Licht und die Photochemie, welche die Plasmonik bietet, führt bereits zur Entwicklung von neuen Materialen die zum Beispiel in der Photokatalyse und in Solarzellen eingesetzt werden können. Es ist zu erwarten, dass diese Technologien von immenser Bedeutung in Hinblick auf eine effizientere Erzeugung umweltfreundlicher und erneuerbarer Energie sein werden. An der Schwelle zum Zeitalters der Plasmonik sind Wissenschaftler gerade dabei, neue Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu entwickeln. Im vorgeschlagenen Projekt werden wir eine neue Methode zur Herstellung von plasmonischen Nanopartikeln in Heliumnanotröpfchen anwenden und damit die Möglichkeiten zur Erzeugung neuer plasmonischer Materialien wesentlich erweitern. Die Heliumtröpfchen, mit Größen bis zu einem Mikrometer, fungieren dabei als inerte, kalte und Lösungsmittel freie Synthese-Umgebung. Unterschiedlichste Materialien mit ausgewählten Eigenschaften können dabei Schritt für Schritt zu maßgeschneiderten Nanopartikeln zusammengesetzt werden. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf der Passivierung von hochreaktiven, aber für die Plasmonik besonders interessanten, Nanopartikeln liegen. Des Weiteren ist die Forschung an aktiven plasmonischen Materialien mit temperaturabhängigen optischen Eigenschaften geplant. Nach der Synthese können die geformten Nanopartikel auf einer Vielzahl von unterschiedlichen Oberflächen deponiert werden, wo sie dann plasmonische Nanostrukturen formen. Ein weiteres Ziel des Projektes am Institut für Experimentalphysik der TU Graz ist die Erzeugung von speziellen core-shell Strukturen, welche Moleküle zwischen zwei Schichten plasmonischer Materialien beherbergen, auch bekannt als “Nanomatryoshkas”. Es wird erwartet, dass diese Materialien die erstmalige Anwendung der Methode der Raman Spektroskopie auf Nanopartikel und Moleküle in Helium Nanotröpfchen erlaubt. Aus den vorgeschlagenen Experimenten werden wir neue Einblicke in die Eigenschaften plasmonischer Nano-Materialien einschließlich höchst interessanter Quanteneffekte gewinnen.