Chemische Reaktionskontrolle mit plasmonischen Gap-Antennen (C06)

• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 49579428

Das Projekt C6 zielt auf die Entwicklung, Herstellung und Anwendung optischer Antennen. Basierend auf der Selbstassemblierung einzelner metallischer Nanopartikel zu komplexeren Antennenstrukturen sollen die Eigenschaften bezüglich ihrer Verstärkung von Licht-Materie Wechselwirkungen verbessert und detailliert untersucht werden. Im Fokus stehen dabei sogenannte selbstähnliche Antennen bestehend aus einer Kette von kontinuierlich kleiner werdenden sphärischen Nanopartikeln. Diese Anordnung führt zu einer Kaskade der Verstärkung des elektrischen Feldes einer einfallenden Welle, in der die Feldverteilung zum kleinsten Partikel verschoben ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Kugelantennen stellen selbstähnliche Antennen eine deutlich verbesserte Verstärkung des elektrischen Feldes bereit, die unabhängig von dem Einfluss der Antenne auf die Quantenausbeute des Systems zu einer hohen Sensitivität führt. Die Selbstassemblierung wird dabei durch zweifach DNA modifizierte Nanopartikel vermittelt, die über Hybridisierung an maßgeschneiderte DNA-Template verkettet werden. Dieser Ansatz ermöglicht die Kontrolle und Anpassung der Abstände der einzelnen Partikel in der Kette mit hoher Genauigkeit und auch die Anpassung der Kugeldurchmesser. Dadurch wird es möglich die Eigenschaften der Antenne, bspw. die Feldverstärkung, Verstärkung der Quantenausbeute und die Plasmonenresonanz zu optimieren und den Einfluss der Abstände auf die Eigenschaften detailliert zu untersuchen. In diesem Zusammenhang ist die Untersuchung von „Metal-to-Ligand Charge-Transfer Komplexen“ von Interesse, da die Quantenausbeute dieser Komplexe über einen weiten Bereich eingestellt und der Einfluss ihrer Kopplung an metallische Strukturen gezielt untersucht werden kann. Neben der Untersuchung der verstärkenden Eigenschaften der Antennen, werden auch lokale Untersuchungen der photolumineszenten Eigenschaften dieser Komplexe und selbstorganisierter Strukturen dieser Komplexe mit hoher Sensitivität und optischer Auflösung durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Transregios
• Teilprojekt zu: TRR 61: Multilevel-molekulare Assemblate: Struktur, Dynamik und Funktion
• Internationaler Bezug: China
• Antragstellende Institution: Universität Münster
• Mitantragstellende Institution: Tsinghua University
• Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter: Dr. Christiane Höppener; Professor Dr. Dongsheng Liu, bis 6/2016; Professor Dr. Wolfram Hans Peter Pernice; Professor Dr. Bart Jan Ravoo