Suchen

Konfokale Mikroskopie Optische Nahfelder sichtbar machen durch Goldlumineszenz

| Autor/ Redakteur: Sebastian Jäger*, Mario Hentschel** et al. / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Tübinger und Stuttgarter Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um die optischen Nahfelder von plasmonischen Strukturen sichtbar zu machen. Diese neue Methode nutzt ein einfaches inverses konfokales Mikroskop gekoppelt mit einer Nahfeldspitze aus Gold [1].

Firmen zum Thema

Zeichnung des Messprinzips: Eine scharfe Goldspitze wird über die zu untersuchende Struktur gerastert, während die rot verschobene Lumineszenz der Goldspitze detektiert wird.
Zeichnung des Messprinzips: Eine scharfe Goldspitze wird über die zu untersuchende Struktur gerastert, während die rot verschobene Lumineszenz der Goldspitze detektiert wird.
(Bild: Uni Tübingen)

Trifft eine Welle, ein Lichtstrahl, auf eine Oberfläche und wird von dieser reflektiert, bildet sich an dieser Oberfläche ein evaneszentes Feld aus. Dieses evaneszente Feld ist dadurch charakterisiert, dass es in seiner Intensität exponentiell in etwa dem Bereich einer Wellenlänge abfällt und somit der Wellenvektor komplex wird. Bei metallischen Nanopartikeln haben solche evaneszenten Felder, auch Nahfelder genannt, starken Einfluss auf die optischen Eigenschaften der Partikel.

Die optischen Eigenschaften dieser metallischen Nanopartikel werden bestimmt durch die kollektive und kohärente Schwingung der Leitungselektronen, die Plasmonen. Bringt man nun mehrere solcher metallischer Nanopartikel so nahe aneinander, dass sich ihre Nahfelder überschneiden, koppeln die Plasmonen der einzelnen Partikel miteinander. Die Vermessung solcher Kopplungen bzw. von Nahfeldern im generellen ist eine Herausforderung in der heutigen Wissenschaft mit dem Ziel diese Prozesse besser zu verstehen.

Bildergalerie

Bisherige Methoden zur Vermessung von Nahfeldern sind häufig aufwändig bzw. die Interpretation der Daten ist schwierig. So ist es möglich, mittels Nahfeld-induzierter Polymerisation das Nahfeld zu vermessen. Allerdings muss hierzu dasselbe Probengebiet mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) vor und nach der Polymerisation vermessen, und diese beiden Messungen anschließend voneinander abgezogen werden. Andere Verfahren setzen auf punktförmige Emitter am Ende einer sehr scharfen AFM-Spitze, wie z.B. die Fluoreszenz eines einzelnen Moleküls oder die Streuung einer 10 Nanometer großen Goldkugel.

Allerdings ist ein einzelnes Molekül kein verlässlicher Emitter, denn er kann Bleichen bzw. Blinken, was zu sehr verrauschten, artefaktreichen Bildern führt. Die Goldkugel hingegen ist auch ein plasmonisches Teilchen und interagiert stark mit dem zu vermessenden Nahfeld.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 42301076)