KIP-Veröffentlichungen

In metallischen Nanodrähten können plasmonische Resonanzen mit Licht angeregt werden, deren spektrale Eigenschaften im Infrarot (IR) maßgeblich durch die Geometrie und die elektronischen Transporteigenschaften der Nanostruktur beeinflusst werden. In dieser Arbeit wurden temperaturabhängige IR-spektroskopische Messungen kristalliner Blei-Nanodrähte analysiert, wodurch phononische Einflüsse auf deren plasmonische Resonanzen identifiziert werden konnten. Die plasmonische Dämpfung durch Phononen steigt oberhalb der Debye-Temperatur linear mit der Temperatur an. Durch den stärkeren Einfluss der Oberfläche ist dieser Effekt für dünnere Objekte ausgeprägter. Plasmonische Resonanzen können in der Umgebung von Nanostrukturen elektromagnetische Felder stark konzentrieren, welche zur oberflächenverstärkten IR-Absorption (SEIRA) molekularer Schwingungen genutzt werden können. In dieser Arbeit wurden die Verläufe von Verstärkung und Linienform in SEIRA bezüglich der spektralen Abstimmung der molekularen mit der plasmonischen Resonanz untersucht. Die maximale Signalverstärkung wurde bei einer Frequenz unterhalb des Maximums der plasmonischen Extinktion im Fernfeld gefunden, was die spektrale Verschiebung von Nah- und Fernfeld plasmonischer Resonanzen experimentell bestätigt. Die Linienformen konnten über einen breiten Abstimmungsbereich als Fano-Resonanz beschrieben werden, wobei die Parameter des originären molekularen Absorptionssignals ermittelt werden konnten. Des Weiteren wurde das Potential von SEIRA zur Detektion geringer Mengen feinster Staubpartikel aufgezeigt, indem einzelne Silicapartikel mit Durchmessern unter 240nm durch die Verstärkung plasmonischer Nanoschlitze gemessen wurden. Durch die Positionierung einzelner Partikel an verschiedenen Stellen in Nanoschlitzen konnte das Nahfeld dieser Strukturen räumlich vermessen werden.

Metallic nanowires feature light-excitable localized plasmonic resonances. The spectral properties of such resonances in the infrared (IR) are decisively influenced by the geometry and the electronic transport properties of the nanostructure. In this work, the analysis of temperature-dependent IR-spectroscopic measurements on crystalline lead nanowires revealed phononic influences on the plasmonic resonances. It was shown that plasmonic damping due to phonons increases linearly with temperature above the Debye-Temperature. Because of surface-effects, this effect is stronger for thinner objects. Plasmonic resonances highly concetrate light in nanostructures’ near-fields which are exploited to increase molecular vibrational signals in surface-enhanced IR-absorption (SEIRA). In this work, the spectral enhancement profile and the line shape in SEIRA were investigated with respect to the tuning of the molecular and the plasmonic resonance. The maximum enhancement was found at a lower frequency than the plasmonic far-field extinction peak. This finding experimentally confirms the spectral near- to far-field shift of plasmonic resonances. The SEIRA line shapes could be well described as Fano-resonances over a broad tuning range, providing the original parameters of the unenhanced molecular absorption signal. Furthermore, the potential of SEIRA for the detection of minute amounts of finest dust particles was demonstrated by measuring single silica spheres with diameters below 240nm using the enhancement of plasmonic nanoslits. Moreover, SEIRA of single particles positioned in nanoslits allowed to spatially trace the near-field.