Tieftemperatur Nahfeldmikroskop (LT-SNOM)

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455095592

Beantragt wird ein Nahfeldmikroskop welches es erlaubt im Temperaturbereich zwischen 10 und 300 Kelvin Nahfeldspektren mit einer lateralen Auflösung zwischen 10 – 50 nm (somit deutlich unter dem Beugungslimit) im Frequenzbereich des THz, Infraroten und Sichtbaren Spektrums aufzunehmen. Dazu wird zudem eine THz – Spektroskopiequelle und ein CO2 Laser sowie ein Infrarotspektrometer beantragt. Die für die Infrarotspektroskopie benötigte Breitbandquelle kann vom parallel beantragten Raumtemperatur Nahfeldmikroskop auf das hier beantragte Gerät umgesetzt werden. Die Möglichkeit ein Tieftemperatur Nahfeldmikroskop zu beantragen ist eine Zusage im Rahmen der Grundausstattung für die Berufung von Prof. Weitz nach Göttingen und dessen Finanzierung essentiell für den Aufbau der Gruppe. So sind mit dem Mikroskop verschiedene innovative Untersuchungen auf dem Gebiet der modernen Festkörperphysik geplant. Beispielsweise wird das beantragte Gerät es uns erlauben einmalige Untersuchungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik durchzuführen. Dabei wird z.B. es erstmals möglich sein, die nanoskopisch lateral aufgelöste THz Leitfähigkeit in einzelnen Polymersträngen oder niedermolekularen organischen Filmen als Funktion der Temperatur zu untersuchen, und so entscheidend zum Verständnis des Ladungstransportes auf der Nanoskala in diesen Systemen beizutragen. Weiterhin wird die Methode der lokalen Infrarotspektroskopie die lokale Degradation organischer Halbleiter temperaturabhängig auflösen können. Mit den so etablierten Methoden werden wir zudem entscheidende Beiträge zum Verständnis der Leitfähigkeit in neuartigen Metallorganische Netzwerken erarbeiten können. Auch auf dem Gebiet der van-der-Waals Materialien wird das Gerät entscheidend zum Verständnis z.B. neuartiger supraleitender Phasen beitragen können. So werden wir im Infraroten die lokale optische Leitfähigkeit temperaturabhängig mit einer Auflösung von weniger als 10 nm untersuchen können, und so möglicherweise das lokale Auftreten von supraleitenden Phasen z.B. in Rhomboedrischen Graphen-Multilagen erstmals nachweisen können. Weiterhin planen wir erstmalig die Temperaturstabilität topologisch geschützter Zustände im Bilagen-Graphen oder in Heterostrukturen aus zweidimensionalen Polymeren und Graphen lokal aufzulösen, und zudem wertvolle Erkenntnisse über die lokalen Gegebenheiten der Phasenübergänge in stark korrelierten Oxiden und Materialien die Ladungsträgerdichtewellenübergänge als Funktion der Temperatur zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Tieftemperatur Nahfeldmikroskop (LT-SNOM)
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Leiter: Professor Dr. R. Thomas Weitz