Durchstimmbarer oberflächenverstärkter Raman-Effekt an metallischen Nanostabensembles

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Die Bedeutung als auch das Verständnis der Wechselwirkung von adsorbierten Molekülen an metallischen Nanostrukturen mit elektromagnetischen Feldern hat in den vergangenen 10 Jahren stark zugenommen. Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojektes bringen drei komplementäre Arbeitsgruppen aus dem Bereich der theoretischen Photonik, der Nanostrukturphysik und der physikalischen Chemie ihre Kompetenzen zur Weiterentwicklung des Verständnisses des oberflächenverstärkten Raman-Effektes (Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) ein. Dazu sollen zunächst metallische Nanostabensembles aus Silber und Gold mittels Templatsynthese in hochgeordneten nanoporösen Aluminiumoxidtemplaten hergestellt werden. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten von SERS an metallischen Nanostäben, stehen in diesem Projekt die gekoppelten Plasmonen in geordneten Nanostabensembles und deren Effekt auf die Ramanverstärkung im Vordergrund. Dazu wird eine Simulationsmethode basierend auf einem umstetigen Galerkin Finite-Element Zugangs (Discontinous Garlerkin Time Domain, DGTD) weiterentwickelt, die eine realistische Beschreibung der dielektrischen Funktion in metallischen Nanopartikeln bei hohen Feldstärken erlaubt. Als ein weiteres Arbeitspaket sollen Nanostabensembles aus Metallen, die klassisch als SERS-inaktiv eingestuft werden, auf ihre SERS-Aktivität überprüft (z.B. Ni / Co) und deren Eigenschaften entsprechend simuliert werden. Dabei ist das langfristige Ziel des Projektes die Kopplung von magnetischen und optischen Eigenschaften zu erreichen, um so die Durchstimmbarkeit des SERS-Effekt zu zeigen. Dabei sollen neben reinen Übergansmetallnanostabensembles auch Multischicht-Nanostäbe aus Edelmetallen und magnetischen Materialien evaluiert werden.