Elektrodynamik der Fluoreszenz in metallischen Nanokavitäten

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Die Fluoreszenzeigenschaften einzelner Moleküle oder fluoreszierender Nanokristalle werden durch deren Einbettung in metallische Nanokavitäten dramatisch verändert. Der beobachtete Effekt ist Folge der quantenelektrodynamischen Wechselwirkungen zwischen den elektronischen Zuständen des angeregten Moleküls (Nanokristalls) und der durch die Kavität stark veränderten Vakuum-Modenstruktur des elektromagnetischen Feldes. Diese hängt, neben den Materialkonstanten der Kavität, in erster Linie von deren Geometrie ab. Eine Besonderheit der Fluoreszenz in metallischen Nanokavitäten ist, dass trotz der dramatischen Veränderung der Fluoreszenzeigenschaften nur eine geringe Fluoreszenzlöschung (also Energieabsorption und -dissipation im Metall) erfolgt; Ganz im Gegensatz zur Fluoreszenz in der direkten Nähe zu metallischen Nanoteilchen. Damit können fluoreszierende Nanokavitäten als ideales experimentelles Modellsystem für die Untersuchung der Quantenelektrodynamik einzelner Emitter in einer Umgebungen mit stark veränderter Vakuummodenstruktur dienen, wobei die Kavitäts-Geometrie als einfach zu variierender Kontrollparameter der Modenstruktur dient. Ziel des Projektes ist es, fluoreszierende Nanokristalle kontrolliert in metallische Nanokavitäten einzubetten, diese Systeme fluoreszenzspektroskopisch auf Einzelteilchenbasis zu charakterisieren und quantenelektrodynamisch zu modellieren. Damit soll ein tieferes Verständnis der fundamentalen elektrodynamischen Wechselwirkung einfacher quantenmechanischer Systeme mit diskreter Energiestruktur und dem elektromagnetischen Feld gefunden werden.