Präparation und Charakterisierung ein- und zwei-dimensionaler optisch aktiver Nanostrukturen mittels Rastersondenlithographie

• Antragsteller: Professor Dr. Christian von Borczyskowski, seit 12/2012; Dr. Harald Graaf, von 4/2007 bis 11/2012
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 36944131

Die Kombination von lithographischen Strukturierungsverfahren soll kombiniert werden mit dem reichen Potenzial chemischer Materialien, um in einem botto-mup Aufbau Strukturen im Nanometerbereich herzustellen. So soll die laterale Strukturierung im Nanometerbereich auf Siliziumoberflächen sowie deren chemische Modifikation zum gezielten Aufbau von optisch und elektrisch aktiven Systemen (etwa ein- und zwei-dimensionale elektronisch gekoppelte Systeme) genutzt werden. Die Untersuchungen sowie die Präparation erfordern eine Kombination von chemischer und physikalischer Expertise. Der hier gewählte Ansatz verbindet die Vorteile der chemischen Modifizierbarkeit der Oberflächeneigenschaften kovalent gebundener Monolagen mit variablen Kopfgruppen mit der variablen lateralen Strukturierung im 10-nm Bereich: Elektrochemisch werden mittels Raster-Kraft-Mikroskopie (AFM) oxidische Strukturen generiert, an welche mittels geeigneter Ankergruppen funktionale Nanopartikel oder Moleküle durch selbstorganisierten bottom-up Aufbau angebunden werden. Diese Methode erlaubt die gezielte Präparation von Nanostrukturen unter Normalbedingungen und die Ausnutzung der unterschiedlichen chemischen Reaktivität der Ankergruppen zur selektiven Anbindung von kolloidalen Nanokristallen oder Molekülen. Verschiedene Bindungsmechanismen (kovalente, ionische und hydrophobe/hydrophile Wechselwirkungen) zur selektiven Anbindung werden eingesetzt und optimiert. Mit Hilfe spektral-, zeit- und ortsaufgelöster optischer Nah- und Fernfeldmikroskopie sollen einerseits die Dynamik der Bildung der Strukturen sowie andererseits die Dynamik von angebundenen Nanopartikeln bzw. Molekülen (auch auf Einzelmolekülebene) ebenso untersucht werden wie der Einfluss der Umgebung (z.B. Substrat) auf die optischen Eigenschaften. Daneben wird mit den optischen Methoden auch die längerreichweitige Wechselwirkung von Metallnanopartikeln (Plasmonenkopplung) untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen