In unserer Arbeitsgruppe untersuchen wir verschiedenste plasmonische Strukturen, von einfachen Dimeren bis hin zu komplexen Kristallen aus einzelnen Nanopartikeln. Zur Anregung der dunklen und hellen Plasmonen sowie zur Charakterisierung dessen Fernfeldes, wie beispielsweise die Bestimmung der Resonanzfrequenz oder der Kopplungsstärke von Licht und Materie stehen uns unterschiedliche Messmethoden zur Verfügung.

Räumlich modulierte Spektroskopie und strukturiertes Licht

Modulationsspektroskopie ermöglicht das Messen kleiner Veränderungen von Licht, die durch die Absorption und Streuung von Nanosytemen erzeugt werden.  Die Verwendung der Modulationsspektroskopie ermöglicht uns beispielsweise die Extinktion von einzelnen Kohlenstoffnanoröhren messen. Zusammen mit strukturiertem Licht können wir sogar dunklen Plasmonen untersuchen, die sich in der Regel nicht mit linear polarisiertem Licht anregen lassen.

Das Modulationssetup ist mit einem superkontinuum Weißlichtlaser (FIU 15) von NKT Photonics und einem fein durchstimmbaren LLTF (Laser Line Tunable Filter) der Firma Photon etc ausgestattet. Indem wir einzelne Wellenlängen im Bereich von 400 nm bis 1000 nm herausfiltern, können wir zur Charakterisierung unserer Nanostrukturen Resonanzprofile aufnehmen. Zur Erzeugung von strukturiertem Licht verwenden wir eine Q-Plate von ARCoptix und einen SLM (Spatial Light Modulator) der Firma Holoeye, mit denen wir die Phase und die Polarisation des Lichtes verändern können und somit zahlreiche verschiedene Laserprofile erzeugen können.

 

Mikroabsorptions- und Reflektionssetup

Ohne Verwendung des LLTF und der Modulation lässt sich dieses Setup auch für die Messung der Reflektion und Transmission von transparenten Proben, und somit für die Messung der Absorption, nutzen.  Dabei wird das transmittierte bzw. reflektierte Licht unter der Verwendung eines weiteren Strahlenteilers mittels einer optischen Faser in eines von zwei Avantes Spektrometern eingekoppelt, die es uns ermöglichen Messungen im Bereich zwischen 450 nm und 1600 nm aufzunehmen. Anhand der Messungen lassen sich beispielsweise Resonanzfrequenzen bestimmen, als auch die Art der angeregten Plasmonen (dunkles oder helles Plasmon) oder die Stärke der Kopplung zwischen Licht und Materie.

 

Dunkelfeld Spektroskopie:

Zur weiteren Charakterisierung, vor allem plasmonischer Strukturen, besitzen wir einen Aufbau zur Dunkelfeld Spektroskopie. Das Herzstück des Aufbaus ist ein Eclipse LV100 Dunkelfeld Mikroskop von Nikon. Das von der Probe gestreute Weißlicht wird von den speziellen Dunkelfeldobjektiven (Nikon – LU Plan Fluor) gesammelt und mittels einer optischen Faser in ein Horiba Scientific iHR320 Spektrometer mit Stickstoff gekühlter CCD-Kamera geleitet. Neben klassischen Dunkelfeldbildern können wir hier im Bereich von 300 nm bis 1100 nm Spektren von dem gestreuten Licht unserer Proben messen, anhand derer wir die Resonanzfrequenz des plasmonischen Fernfeldes bestimmen können.