Ultraschnelle Plasmonik

Die einzigartigen Eigenschaften lokalisierter Oberflächen-Plasmonen (LSP) und propagierender Oberflächen-Plasmon-Polaritonen (SPP), die einhergehen mit einer Lokalisierung unterhalb des Beugungslimits, mit Propagation nahe der Lichtgeschwindigkeit und mit der Möglichkeit zur hoch-lokalen Detektion, sind von zentraler Bedeutung für die Realisierung nanoskaliger opto-elektronischer Schaltungen mit hoher Bandbreite. Plasmonische Anregungen könnten zukünftig in integrierten Bauteilen zur Datenkommunikation oder Signalverarbeitung genutzt werden. Aufgrund dieser Möglichkeiten ist das Forschungsinteresse an plasmonischen Anregungen und deren Wechselwirkung mit nanoskaligen Systemen in den letzten Jahren stetig gewachsen.  Weiter...

PEEM Daten
Schalten einer plasmonischen Fokusstruktur unter Nutzung molekularer Schalter: PEEM-daten (oben) und Simulation (unten); Daten aus [3];

In unserer Forschung interessieren wir uns für die fundamentalen Eigenschaften ultrakurzer plasmonischer Anregungen auf den dafür relevanten Längen- und Zeitskalen. Wir untersuchen Phänomene, wie z.B. die SPP Dispersionsrelation in plasmonischen Wellenleitern [1], die Wechselwirkung elementare plasmonischer Anregungen in modellhaften nano-optischen Bauteilen [2] und die Manipulation plasmonischer Anregung mit Hilfe molekularer Schalter [3]. Für unsere Untersuchungen nutzen wir die interferometrische zeit-aufgelöste Zwei-Photonen Photoemissions Elektronenmikroskopie (ITR-2PPEEM), eine Technik die Femtosekunden Zeitauflösung mit sub-100 nm Ortsauflösung kombiniert. Der Film zeigt ITR-2PPEEM Daten eines 15 fs kurzen SPP Wellenpaketes, das mit nahezu Lichtgeschwindigkeit entlang einer Gold-Vakuum Oberfläche propagiert, in Wechselwirkung mit einer dipolaren LSP Mode eines Gold Nanopartikels [2].

ITR-2PPEEM Daten eines 15fs SPP Wellenpaketes in Wechselwirkung mit einer dipolaren LSP Mode [2];

[1] “Morphological tuning of the plasmon dispersion in dielectric-loaded nanofiber waveguides“ T. Leißner, C. Lemke, J. Fiutowski, J. W. Radke, A. Klick, L. Tavares, J. Kjelstrup-Hansen, H.-G. Rubahn, M. Bauer, Phys. Rev. Lett. 111 (2013) 46802. doi:10.1103/PhysRevLett.111.046802

[2] “The Interplay between Localized and Propagating Plasmonic Excitations tracked in Space and Time“ C. Lemke, T. Leißner, A. Evlyukhin, J. W. Radke, A. Klick, J. Fiutowski, J. Kjelstrup-Hansen, H. -G. Rubahn, B. Chichkov, C. Reinhardt, M. Bauer; Nano Letters 14 (2014) 2431. doi:10.1021/nl500106z

[3] “Light-triggered Control of Plasmonic Refractionand Group Delay by Photochromic Molecular Switches“ M. Großmann, A. Klick, C. Lemke, J. Falke, M. Black, J. Fiutowski, A. Goszczak, E. Sobolewska, A. Usman Zillohu, M. Keshavarz Hedayati, H.-G. Rubahn, F. Faupel, M. Elbahri, and M.Bauer; ACS Photonics 2 (2015) 1327 – 1332. doi:10.1021/acsphotonics.5b00315

Finanzierung:
DFG Schwerpunktsprogramm SPP 1391 ‚Ultrafast Nanooptics‘
DFG Sonderforschungsbereich SFB 677 ‚Funktion durch Schalten‘

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