Verfahrensentwicklung zum laserinduzierten Färben von dotierten Gläsern mit Femtosekunden-Laserstrahlung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Schwach-Feld Kontrolle von zwei-Photonen-Übergange in kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen (NC) wurde bei Raumtemperatur mit speziell geformter femtosekunden Laserstrahlung demonstriert. Ensembles von Kadmiumsulfid (CdS) und Kadmiumselenid (CdSe) Nanokristalle (NC) stabilisiert mit Ölsäure und Trioctylphosphine wurden in flüssiger Phase synthetisiert und mit ultrakurz gepulster IR Laserstrahlung, welche in der Frequenzdomäne Phasengeformt war, bestrahlt. Zwei-Photonen-Absorption (TPA) führt zur Bildung von Elektron-Loch Paaren (Exzitonen) in den NCs. Die Rekombination diese Elektron-Loch Paare durch optische Emission dient als Messgröße für die foto-induzierten Anregung der NCs. In den Untersuchungen wurden sowohl polynomiale Spektrale Phasenfunktionen 2er und 3er Ordnung als auch diskrete Phasensprünge angewendet, und die Wirkung der verschiedenen geformten Laserstrahlung auf die Anregung der individuellen NCs untersucht. Unterschiedliche Parameterkombinationen, wie z.B. die Pulsform ermöglichen die Kontrolle der Intensität der Fluoreszenz für die Materialsysteme CdSe und CdS. Eine selektive Anregung dieser Materialsysteme ist durch unterschiedliche Zwei-Photonen-Spektren erzielt worden. Numerische Simulationen der spektralen Interferenz zweiter Ordnung unter Berücksichtigung der Zwei-Photonen-Spektren demonstrieren eine sehr gute Übereinstimmung mit den gemessenen Werten und bestätigen die Experimente. Das beschrieben Kontroll-Szenario auf Basis von Bio-Nanokristall-Marker kann in der Zwei-Photonen Mikroskopie eingesetzt werden und ermöglicht die Anregungskontrolle der meisten fotostabilen Zwei-Photon Fluorophoren. Des weiteren können Nanokristalle die an chromophore Gruppen gekoppelt werden zum selektiven laser-induzierten Färben eingesetzt werden.
