Tieftemperatur SNOM/CFM für Ultrakurzzeituntersuchungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wir haben eine Kombination aus optischem Nahfeldmikroskop (s-SNOM) im Freistrahlbetrieb und einem Raster-Kraft-Mikroskop (AFM) verwendet, um plasmonisch aktive Nanoteilchen abzubilden. Zunächst konnten erfolgreich verschiedene vorhandene Dauerstrich-Lasersysteme sowie ein Festkörperlasergepumpter Femtosekunden-Oszillator in das System eingekoppelt werden. Dabei ist es zunächst gelungen, eine Ortsauflösung beider Verfahren von ca. 30 nm zu erzielen. Es wurden insbesondere Gold-Nanoteilchen untersucht, die mit einem exzitonischen Farbstoff beschichtet waren. Mit Hilfe des SNOM konnte eine hochaufgelöste Karte erstellt werden, die zeigt, wo sich eine erhöhte Nahfeldanregung der gekoppelten Anregungen (Exzitonen und Plasmonen) erreicht werden kann. Die Linienbreite von Einzelpartikel-Spektren war erheblich kleiner als die Ensemble-gemittelte Spektren, die wir mit konventionellen Spektrometern gemessen haben. Durch verschiedene Formen der Nanopartikel (Gold-Nanostäbchen bzw. Gold-Nanokugeln) konnte zwischen den Regimen starker und mittlerer Kopplung gewählt werden, wobei wir experimentell nachweisen konnten, dass reine Streuspektren nicht zwischen diesen Fällen unterscheiden können. Zusätzliche Messungen der Reflexion und diffusen Streuung mit Hilfe einer Ulbricht-Kugel erlaubten die Vermessung von reinen Absorptionsspektren, die das starke Kopplungsregime eindeutig identifizieren. Der supraleitende Hochfeldmagnet mit Raumtemperatur-Bohrung wurde in Betrieb genommen und dazu verwendet, nanoskalige Proben mit hohen Koerzitivfeldern zu magnetisieren. Vorbereitende Maßnahmen zur Integration der Nahfeldmikroskopie unter hohen Magnetfeldern unter Einbeziehung der ultraschnellen Laserinfrastruktur sind durchdacht worden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Signatures of strong coupling on nanoparticles: Revealing absorption anticrossing by tuning the dielectric environment
Felix Stete, Wouter Koopman, Matias Bargheer
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Dielectric function of two-phase colloid--polymer nanocomposite, Physical Chemistry Chemical Physics, 17, 29465—29474 (2015)
Steffen Mitzscherling, Qianling Cui, Wouter Koopman and Matias Bargheer
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Watching the Vibration and Cooling of Ultrathin Gold Nanotriangles by Ultrafast X- ray Diffraction , The Journal of Physical Chemistry C, 120, 28894-28899 (2016)
A. von Reppert, R. M. Sarhan, F. Stete, J. Pudell, N. Del Fatti, A. Crut, J. Koetz, F. Liebig, C. Prietzel and M. Bargheer
