Oberflächenverstärkte Infrarot-Spektroskopie mittels Gold-Nanoantennen

Die Arbeit befasst sich mit den infrarot (IR) optischen Eigenschaften von Gold-Nanoantennen mit Durchmessern von einigen 10 nm. Es wurden Plasmonenresonanzen beobachtet, deren spektrale Eigenschaften von der Antennenlänge dominiert werden. Ein erhöhte Extinktion weist auf ihre Fähigkeit hin, elektromagnetische Strahlung auf ein nanoskaliges Volumen zu konzentrieren; ein Effekt, den wir uns bei der oberflächenverstärkten IR-Spektroskopie (SEIRS) zu Nutze machen. Zur Demonstration der SEIRS wurde eine Monolage Oktadekanthiol (ODT) auf den Nanoantennen adsorbiert. Abhängig von der Resonanzfrequenz der Antenne im Verhältnis zur Adsorbatschwingung können Verstärkungsfaktoren bis zu 500 000 erzielt werden, welche die Spektroskopie von weniger als 100 Attogramm ODT ermöglicht. Im Vergleich zu herkömmlichen oberflächenverstärkten IR Techniken eine um zwei Größenordnungen höhere Verstärkung. Resultate aus elektromagnetischen Streusimulationen verifizieren die beobachteten asymmetrischen Linienformen der Adsorbatschwingungen, welche durch die Wechselwirkung von plasmonischer und molekularer Anregungen zu Stande kommen. Ein Nachweis, dass die Wechselwirkung elektromagnetischer Natur ist.

Autorentext

Frank Neubrech, Dr. rer. nat.: Studium der Physik an denUniversitäten Kaiserslautern und Heidelberg. Promotion im Jahr2009 (Heidelberg).