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Physikalisches Institut

Lehrstuhl Experimentalphysik III - Ultraschnelle Nanooptik

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research

Forschung

Der wissenschaftliche Schwerpunkt des Lehrstuhls ist die optische Spektroskopie, also die Untersuchung von Materie mit Hilfe von Licht. Insbesondere benutzen wir oft kurze Laserpulse, um Dynamik der optischen Eigenschaften auf einer Femtosekunden-Zeitskala betrachten zu können.

Wir beschäftigen uns mit ultraschneller Nanooptik, also der Kombination von höchster Zeitauflösung (Femtosekunden) mit hoher Ortsauflösung (Nanometer) in der optischen Spektroskopie. Diese Methode benutzen wir, um insbesondere einzelne Nanoobjekte wie Moleküle, Halbleiter-Nanokristalle oder Metall-Nanopartikel aber auch Graphen zu untersuchen. Ein wichtiges Hilfsmittel sind dabei Gold-Nanostrukturen, die eine Plasmon-Resonanz zeigen und ähnlich wie eine Antenne die Wechselwirkung von Licht mit dem Nanoobjekt verstärken können.

NAHFELDMIKROSKOPIE

Bei der konventionellen (Fernfeld-) Mikroskopie lassen sich nur Objekte optisch trennen, die etwa eine halbe Wellenlänge voneinander entfernt sind. Diese Auflösungsgrenze gilt jedoch nicht bei der Nahfeldmikroskopie. Hier verwenden wir eine Sonde von nur wenigen Nanometern Ausdehnung, durch die wir das optische (Nahfeld-) Signal nahe am Objektort untersuchen können.

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NICHTLINEARE SPEKTROSKOPIE

Wird ein Material mit sehr kurzen Laserpulsen bestrahlt, so können durch die hohe Intensität der Pulse nichtlineare Effekte auftreten. Wie beim Anschlagen einer Glocke, bei der neben dem Grundton immer auch Obertöne zum Schwingen angeregt werden, kann das Material neben Licht der Anregefrequenz auch Licht anderer Frequenzen abstrahlen.

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QUANTENEMITTER FÜR DIE PLASMONIK

Im Radiofrequenzbereich ermöglichen es Antennen, die Emission eines Schwingkreises auf sehr kontrollierte Weise auf einen Empfänger zu richten. Im optischen Frequenzbereich haben wir diese Möglichkeit -bisher- nicht. Partikel-Plasmonen, also die kollektive, resonante Schwingung der Elektronen eines Metall-Nanopartikels sind ein vielversprechender Kandidat für Antennen im sichtbaren Frequenzbereich.
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QUANTENOPTIK

Epitaktisch gewachsene Halbleiter-Quantenpunkte sind ein gutes Beispiel für ein quantenmechanisches Zwei-Niveau-System in einem Festkörper. Die optische Anregung in einem solchen Zwei-Niveau-System kann als Quanten-Bit (QBit) in einem Quanten-Computer genutzt werden.

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Verantwortlich für die Redaktion: Univ.Prof.Dr. Markus Lippitz

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