Nano-focused multimodal imaging, control, and interaction dynamics: ultrafast spectroscopy reaching the single molecule level

纳米聚焦多模态成像、控制和相互作用动力学:达到单分子水平的超快光谱

基本信息

  • 批准号:
    1306398
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-01 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this project, funded by the Chemical Measurement and Imaging Program of the Chemistry Division, Professor Markus Raschke and his group at the University of Colorado at Boulder extend ultrafast spectroscopy and coherent control to the nanoscale. Femtosecond plasmonic nanofocusing on a tip will be used to investigate the ultrafast electron dynamics of single quantum systems (molecules, quantum dots) in non-homogeneous environments. Studying the infrared vibrational dynamics and control via optical antenna coupling will push IR spectroscopy to the homogeneous sample size and single molecule limit. Via the demonstration of nanoscale near-field pump-probe and its extension to multidimensional spectroscopy, the group will gain insight into nano-scale charge and energy transfer in thin films of model molecular semiconductors, phase segregated polymers, and device relevant bulk heterojunction materials.Imaging methods that can record details below the conventional resolution limit (~200 nm) are needed to study the interplay between intermolecular coupling and morphology that often dictates the function of important natural and engineered multi-component molecular and nano-materials, such as semiconductors. The investigation of the femtosecond dynamics on nanometer length scales provides insight into the mechanisms that determine their structure, charge-, and energy-transfer. That understanding on the nano- and intermolecular scale will ultimately allow for the systematic design of functional materials such as membranes, polymers, or organic photovoltaic systems as well as control of their performance. This highly interdisciplinary research program also provides a broad learning environment for graduate and undergraduate students. As part of this effort, the Prof. Raschke is making the chemical nano-spectroscopy techniques developed broadly available through industry collaborations and at user facilities at National Labs.
在这个由化学系化学测量和成像项目资助的项目中,科罗拉多博尔德分校的Markus Raschke教授和他的团队将超快光谱学和相干控制扩展到纳米尺度。尖端上的飞秒等离子体纳米聚焦将用于研究非均匀环境中单量子系统(分子,量子点)的超快电子动力学。通过光学天线耦合研究红外振动动力学和控制将推动红外光谱学达到均匀样品尺寸和单分子极限。通过纳米级近场泵浦-探测的演示及其对多维光谱的扩展,该小组将深入了解模型分子半导体,相分离聚合物,和器件相关的体异质结材料。成像方法可以记录低于传统分辨率极限(~200 nm)的细节需要研究分子间耦合和形态之间的相互作用,这通常决定了重要的天然和工程多组分分子和纳米材料(如半导体)的功能。纳米尺度上的飞秒动力学的调查提供了深入了解的机制,确定其结构,电荷和能量转移。在纳米和分子间尺度上的理解将最终允许功能材料的系统设计,如膜,聚合物或有机光伏系统,以及控制其性能。 这个高度跨学科的研究计划还为研究生和本科生提供了广泛的学习环境。 作为这项工作的一部分,Raschke教授正在通过行业合作和国家实验室的用户设施广泛使用化学纳米光谱技术。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 40.1万
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