Lead
Optische Spektroskopie zur Analyse von molekularen Spezies ist weit verbreitet und erlaubt beispielsweise den Nachweis und die Identifizierung von Giften und Schadstoffen in einer Vielzahl von Systemen. Eine wesentliche Verbesserung in der optischen Spektroskopie der vergangenen Jahrzehnte ist der Entwicklung der oberflächenverstärkten Spektroskopie zu verdanken. Diese führte zur Verbesserung der Detektionseffizienz molekularer Signaturen um viele Größenordnungen.

Lay summary

 

Oberflächenverstärkte Spektroskopie hat das Potential, sowohl die Ein- als auch die Auskopplung der Photonen mit einem Molekül zu erhöhen. Allerdings beschäftigt sich die herkömmliche plasmonische Oberflächenverstärkung in der Regel nur mit einzelnen Resonanzverstärkungen, was zu einer Verbesserung von höchstens einem einzigen der optischen Übergänge (d.h. die Ein- oder Auskopplung) führt. Dual-Resonanzverstärkung kann verwendet werden, um dieses Problem zu überwinden, erfordert jedoch komplexere Oberflächendesigns. Dies wiederum beschränkt die Flexibilität und Vielseitigkeit dieser Technik. Folglich bilden die heutigen Strategien nicht die optimalen Voraussetzungen um Oberflächeverstärkung voll auszunutzen.

Deshalb schlage ich die Entwicklung einer vielseitigen Plattform mit breit abstimmbaren Mehrfachresonanzen zur gleichzeitigen Optimierung von Anregung, Emission und Streuung in molekularen Systemen vor. Ein zentraler Aspekt meines Ansatzes stellt die Verwendung von konzentrischen Gittern, allen voran der kreisförmigen, metallischen „Bullseyes“ dar. Metallische „Bullseyes“ besitzen scharfe Resonanzen mit hoher Richtwirkung, die über einen weiten Spektralbereich durch einfache Veränderungen in der Gitterperiodizität eingestellt werden können.

Die Ergebnisse dieses Projekts bilden die Grundvoraussetzung für eine breitere Anwendbarkeit von Doppelresonanzoberflächenverstärkung sowohl in der Spektroskopie als auch deren Einsatz in photonischen Elementen. Wegen ihrer einfachen, aber hoch abstimmbaren Struktur werden die vorgeschlagenen plasmonischen Oberflächen eine bis heute, durch konventionelle Oberflächenverstärkung, nicht erreichte Einsatzflexibilität ermöglichen.

 

Keywords

Oberflächenverstärkte Spektroskopie, Oberflächenplasmonen, Molekulare Analyse.