Inhalt
Zusammenfassend haben wir in dieser Studie nicht nur erfolgreich demonstriert, dass planare und 3-dimensionale plasmonisch-aktive Gold-Nanostrukturen via FEBID verlässlich hergestellt, sondern insbesondere fein abgestimmt werden können, um Resonanzen bei gewünschten Wellenlängen und räumlichen Positionen zu erzeugen. Als Modellsysteme werden planare Au-Nanodrähte und 3D-Nanospitzen verschiedener Geometrien mittels FEBID gedruckt und deren plasmonische Aktivitäten durch STEM-EELS-Messungen charakterisiert. Die Ergebnisse werden durch entsprechende Simulationen mithilfe der MNPBEM-Toolbox ergänzt, welche eine sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten zeigen. Dadurch ist es möglich, die optische Aktivität hinsichtlich der räumlichen Positionen als auch der Wellenlängen präzise einzustellen. Dieser Proof-of-Concept ebnet nun den Weg für das deduktive Upfront-Design noch weit komplexerer freistehender 3D-Nanoarchitekturen, um anwendungsbezogene Zielspezifikationen zu erfüllen, ohne zeitaufwändige, induktive Trial-and-Error-Ansätze durchzuführen.
Das Paper ist hier verfügbar: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310110
Relevanz
Plasmonisch-aktive Nanopartikel besitzen die Fähigkeit Licht in hochverstärkten, optischen Nahfeldern zu bündeln, weswegen sie heute bereits in vielen Bereichen wie zB der Sensorik, Optoelektonik, Katalyse oder Quantentechnik Anwendung finden. Für die Ausbildung und Stärke der lokalisierten plasmonischen Resonanzen sind vor allem Material, Geometrie und Größe ausschlaggebenden Faktoren. Bisherige Studien beschränken sich dabei hauptsächlich auf planare Systeme, da 3-dimensionale plasmonisch-aktive Nanostrukturen mit herkömmlichen Lithografieverfahren nicht herstellbar sind. Eine zuverlässige plasmonische Modenentwicklung in alle 3 räumliche Richtungen ermöglicht aber nicht nur ein tieferes Verständnis plasmonischer Effekte, sondern könnte auch durch vertikale und horizontale Modenkopplung einen bedeutenden Einfluss auf zukünftige optische Technologien haben. Gegenwärtig arbeiten wir an den Möglichkeiten für hochkomplexe Strukturen, welche in Zukunft für gezielte Anwendungen verwendet werden sollen.
