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nonameWir suchen permanent nach talentierten Mitarbeitern für unsere Gruppe. Wir bieten ein topaktuelles Forschungsprogramm zur Kurzzeitspektroskopie einzelner Nanosysteme sowie ein umfassendes Training in verschiedenen spektroskopischen Methoden. Momentan sind wir besonders daran interessiert, passende Kandidaten für die folgenden Projekte zu finden. Weitere Informationen bei Markus Lippitz.

Bachelor- und Master-Arbeiten

Die meisten dieser Themen eignen sich sowohl als Bachelor- als auch als Master-Arbeit.

Fluoreszenz im nichtlinearen Nahfeld plasmonischer Nanostrukturen

Gold zeigt nichtlineare optische Eigenschaften, wie zum Beispiel die Frequenz-Verdreifachung (third-harmonic generation, THG). Dieser Prozess findet aber nur an sehr eng begrenzten Stellen der Nanostruktur statt. Wir möchten dieses THG Licht benutzen, um direkt an der Quelle Moleküle gezielt anzuregen. Die Herausforderung wird sein, den THG Prozess von der Drei-Photonen-Anregung des Moleküls selbst zu unterscheiden.

Einkristalle aus Gold und Silber für die Plasmonik

Dünne Einkristalle aus Gold und Silber sind die ideale Ausgangsbasis für plasmonische Schaltkreise. In dieser Arbeit soll die chemische Synthese dieser Kristalle weiter optimiert werden, um möglichst große und möglichste flache Kristalle zu erzeugen und daraus verlustarme Wellenleiter zu fertigen.

Lumineszenz heißer Elektronen in Goldpartikeln

Gold leuchtet, wenn auch sehr schwach. Die Lumineszenz von Gold zeigt aber die Besetzung des Leitungsbandes an. Insbesondere die heißen Elektronen direkt nach einer optischen Anregung führen zu einer Emission, die sogar höherenergetisch als das Anregungslicht sein kann. Dieser Effekt soll untersucht werden, um ein Maß für die Temperatur der Elektronen zu finden.

Einzelmolekül-Spektroskopie an plasmonischen Nanostrukturen

Farbstoff-Moleküle sind quantenoptische Einzelphotonenquellen, aber leider auch sehr empfindlich auf photoinduzierte chemische Reaktionen, die das Molekül zerstören. Plasmonische Nanostrukturen erhöhen die strahlende Zerfallsrate und sollten sie nicht-strahlende Prozesse wie Photobleichen unterdrücken. Dies soll hier untersucht und optimiert werden.

Planarisierung von Nanostrukturen

Um komplexere plasmonische Schaltkreise nicht rein zweidimensional aufbauen zu müssen möchten wir in die dritte Dimension gehen. Dazu müssen aber schon in einer Ebene vorhandene Strukturen ‚eingeebnet‘, also planarisiert werden, indem ein passender Lack aufgetragen wird. Auf diesem wird dann die nächste Lage gefertigt. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Planarisierung zu untersuchen: wie genau kann man eine Dicke einstellen? Welche Unebenheiten lassen sich überdecken? Test-Strukturen werden hergestellt, planarisiert und zum Beispiel im Raster-Kraft-Mikroskop vermessen.

Promotion

Quantenoptische Schaltkreise auf Basis plasmonischer Wellenleiter

Halbleiter-Quantenpunkte dienen als gut kontrollierbare Einzelphotonenquellen. Um aus ihnen beispielsweise einen photonischen Quantencomputer zu bauen ist es notwendig, viele Einzelphotonenquellen mit einem Netzwerk von Wellenleitern zu kombinieren. Plasmonische Wellenleiter versprechen eine effiziente Kopplung und wirklich nanoskaligen Flächenbedarf. Der erste Schritt der Kopplung an den Wellenleiter ist uns gut gelungen (NanoLetters 2017), jetzt möchten wir plasmonische Schaltkreise entwickeln und herstellen. Plasmonik und Spektroskopie erfolgt bei uns, die Herstellung und Strukturieren der Halbleiter zusammen mit Kooperationspartnern.

Nichtlineare Nahfeldmikroskopie

Plasmonische Nanostrukturen verstärken lokal das elektrische Feld, sind aber auch selbst hochgradig optisch nichtlinear, so dass Prozesse wie die Erzeugung der zweiten (SHG) oder dritten Harmonischen (THG) sehr effizient geschehen. Das Zusammenwirken von fundamentaler Feldverteilung, plasmonischer Resonanz, nichtlineare Polarisation und schließlich nichtlineare Emission ist aber durchaus komplex. In besonderen Fällen lässt sich dies auch trotz der limitieren Auflösung eines Fernfeld-Mikroskops beobachten (Nat.Comm 2016). Wir sind aber im Rahmen eines DFG-Projekts auf der Suche nach Strukturen, die gut kontrollierbare plasmonische Nahfelder ermöglicht, um so beispielsweise Moleküle räumlich gezielt auf der Nanometerskala anzuregen. Daher möchten wir nichtlineare plasmonische Nahfelder in einem Nahfeldmikroskop abbilden, das im Wesentlichen aus einer streuenden AFM-Spitze als Sonde besteht. In einem iterativen Prozess aus Simulation, Herstellung und Vermessung soll eine Lichtquelle entwickelt werden, die unterhalb der Beugungsgrenze arbeitet.

Universität Bayreuth -