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Konfokale Mikroskopie

Optische Nahfelder sichtbar machen durch Goldlumineszenz

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Beispielhafte Vermessungen der Nahfelder dieser Struktur sind in Abbildung 1b und c zu sehen. Über das topographische Bild der Struktur wurde die entsprechende Lumineszenz-Intensität der Goldspitze als Farbtextur gelegt, wobei gelb viel und schwarz wenig Intensität bedeutet. In Abbildung 1b wurde die Struktur mit radial polarisiertem Laserlicht beleuchtet. In dieser Abbildung klar zu erkennen, ist die hohe Intensität der Goldlumineszenz der Spitze über den einzelnen Scheiben. Für die radiale Beleuchtung wird das Nahfeld der Struktur oberhalb und unterhalb der einzelnen Scheiben erwartet. Dies wird durch diese Messung bestätigt. Zudem ist an der höheren Intensität der Nahfelder im oberen Bereich des Bildes zu erkennen, dass die Struktur nicht exakt zentrisch im Fokus lag und dadurch nur ein Teil der Struktur angeregt werden konnte.

Ein Nahfeldbild derselben Struktur angeregt mit azimutal polarisiertem Laserlicht ist in Abbildung 1c zu sehen. Wie vorhergesagt, ist die höchste Goldlumineszenz in den Lücken der äußeren Scheiben zu finden. Allerdings ist nicht in jeder Lücke ein Lumineszenzsignal auszumachen, da die Spitze aufgrund der Topographie der Struktur hier nicht immer tief genug in die Lücken eintauchen konnte, um bis zum Nahfeld vorzudringen. Die sichtbaren Unterschiede in der Topographie zwischen Abbildung 1b und c kommen durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Spitzen und unterschiedlicher Rasterrichtung zustande.

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Vielseitigkeit ermöglicht zahlreiche Anwendungen

Diese Methode eignet sich zur Vermessung der Nahfelder verschiedener plasmonischer Strukturen. Die vorgestellte Struktur hat den Vorteil, dass sie dieselbe Größe wie der Fokus hat und selbst kein Lumineszenzsignal aussendet. Es können aber auch Gold-Nanopartikel vermessen werden. Da diese selbst lumineszieren, wäre das Hintergrundsignal bei deren Vermessung höher. Auch ist die Verwendung von azimutal und radial polarisierten Laserstrahlen keine Voraussetzung für diese Technik. Sie bieten allerdings den Vorteil, dass man die Felder im Fokus eines Objektivs mit ihnen gezielt beeinflussen kann. Ausschlaggebend für die Anregung ist, dass die Anregungswellenlänge zur Plasmonenresonanz der zu vermessenden Nanostruktur passt.

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