KIP-Veröffentlichungen

Plasmonische Nanostrukturen bieten die Möglichkeit Materialien mit maßgeschneiderten optischen Eigenschaften herzustellen. Die optischen Eigenschaften plasmonischer Strukturen sind stark abhängig von der räumlichen Anordnung der plasmonischen Nanopartikel. Die aktive Steuerung von rekonfigurierbaren plasmonischen Strukturen bietet großes Potential für die Realisierung neuer optischer Bauteile. Die DNA Nanotechnologie bietet eine ideale Plattform um aktiv steuerbare Nanostrukturen mit hoher Präzision zu konstruieren.
In dieser Arbeit werden die Vor- und Nachteile der DNA Origami basierten Fertigung von plasmonischen Strukturen dargelegt. Wir stellen die experimentelle Realisierung chiraler plasmonischer Metamoleküle vor, die maßgeschneiderte optische Funktionalitäten im sichtbaren Teil des optischen Spektrums aufweisen.
Eine besonderer Vorteil der DNA Nanotechnologie besteht in der Integration von dynamischen Funktionalitäten. Basierend auf externen Stimuli können DNA Origami Strukturen geometrisch rekonfiguriert werden. Wir demonstrieren drei verschiedene dynamische Strukturen die auf DNA Stränge oder pH Veränderungen reagieren und daraufhin eine dynamische optische Antwort auslösen. In diesen Systemen können Bewegungen auf der Nanoskala durch optische Spektroskopie ausgelesen werden. Inspiriert durch natürliche Motorproteine haben wir ein nanoskopisches Analog hergestellt, welches koordiniertes Filamentgleiten aufweist.
Unsere Arbeit stellt neue Methoden zur Verfügung um dynamische plasmonische Nanostrukturen mithilfe der DNA Nanotechnologie zu realisieren. Dadurch kommen wir der Vision neuartiger plasmonischer Sensoren und fortschrittlicher molekularer Maschinen einen Schritt näher.

Plasmonic nanostructures have gained increasing interest recently due to their tailorable optical properties. The optical responses of plasmonic nanostructures offer high sensitivity towards the arrangement of plasmonic nanoparticles. Active control of structural reconfigurations of plasmonic metamolecules is a new direction in nanoplasmonics which holds great promise for novel active devices. DNA nanotechnology provides an ideal platform to construct nanostructures with unprecedented complexity and dynamic functionalities.
In this thesis we are going to present the advantages and limitations associated with the DNA based assembly of plasmonic nanostructures. We show the realization of chiral plasmonic metamolecules that exhibit tailored optical activity in the visible spectral range.
A unique advantage of DNA nanotechnology for plasmonics is the possibility to integrate dynamic functionalities. Based on external stimuli DNA origami structures can undergo well controlled geometrical reconfigurations. We demonstrate three different dynamic systems that respond to DNA fuels or changes in the pH values and lead to dynamic optical response changes. In these systems, nanoscale reconfigurations can be read out by in situ optical spectroscopy. Inspired by natural motor proteins we have developed an artificial nanoscopic analog that shows coordinated filament sliding.
Our work enriches the toolbox of DNA assembled dynamic plasmonic nanostructures, taking one step further toward the vision of novel plasmonic sensors and advanced molecular machinery.