Exzitonen in Kohlenstoffnanotubes

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Exzitonen sind die optischen Anregungen in Kohlenstoffnanotubes und bestimmen deren optische Eigenschaften wie z.B. Absorptions- und Emissionsenergien, Linienbreiten und strahlende und nichtstrahlende Lebensdauern. Die Bindungsenergie der Exzitonen in halbleitenden Nanotubes liegt bei ca. 500 meV und ist damit ungewöhnlich hoch. Sogar in metallischen Nanotubes, in denen man normalerweise keine starke Coulomb-Wechselwirkung erwarten würde, wird eine Bindungsenergie von 10−100 meV vorhergesagt. Jedoch gibt es bisher keine experimentellen Arbeiten dazu. Der experimentelle Nachweis von Exzitonen in metallischen Nanotubes wie auch in den höheren, nicht lumineszierenden Subbändern in halbleitenden Nanotubes ist das erste Ziel des beantragten Projekts. Dafür sollen zwei neue Methoden eingesetzt werden, die Zweiphotonen- und die Quadrupol-Ramanstreuung. Diese Methoden gehen über konventionelle optische Methoden (Photolumineszenz-Anregungsspektroskopie, Absorption) hinaus, indem sie den Zugang zu nicht lumineszierenden und zu optisch inaktiven Zuständen ermöglichen. Das zweite Ziel des Projekts ist, den Einfluss der Umgebung auf die optischen Eigenschaften der Nanotubes zu untersuchen. Dafür sollen zum einen individuelle Nanotubes im Vergleich zu Nanotube-Bündeln betrachtet werden und zum anderen die optischen und elektronischen Eigenschaften durch chemische Funktionalisierung gezielt verändert werden.“