Fakultätsbericht 2016-2017

Professur für Nanospektroskopie Prof. Dr. Volker Deckert Forschungsschwerpunkte  Untersuchung von fundamentalen Licht-Materie Wechselwirkungen auf der Nanometerskala, insbesondere die Erforschung der maximal möglichen Ortsauflösung mit Licht  Plasmonisch aktvierte Katalyse erlaubt grundsätzlich die Lokalisierung der Reaktivität auf wenige Nanometer. Hier werden sowohl experimentelle Anwendungen als auch Grundlagen untersucht.  Die Strukturanalytik von natürlichen und artifiziellen nanoskaligen Systemen reicht von der Untersu- chung von Proteinfibrillierung bis hin zur Untersuchung von Nanodiamantvorstufen.  Methodenentwicklung für hochortsaufgelöste Schwingungsspektroskopie: Insbesondere die Kopp- lung mit zeitauflösenden Verfahren steht hier im Vordergrund. 62 — FORSCHUNG Ortsauflösung und Empfindlichkeit sind mit die wichtigsten Parameter für mikroskopische und spektroskopische Verfahren. Interessanterweise hat gerade die unter normalen Bedingungen we- nig empfindliche Raman-Mikroskopie hier ein sehr großes Potential. Mit der Kopplung von Raster- sondenverfahren und Plasmonen-basierten Nah- feld-optischen Techniken sind für die Raman- Spektroskopie Ortsauflösungen im Nanometer- bereich und Nachweisempfindlichkeiten bis hin zu Einzelmolekülen möglich. Neuere Experimente zeigen sogar deutlich Ortsauflösungen unterhalb eines Nanometers und somit eine sub-molekulare Auflösung. Unsere Gruppe ist aktiv an solchen Experimenten beteiligt und untersucht gleichzei- tig in enger Kooperation mit theoretisch arbeiten- den Gruppen die Grundlagen für derartige Auflö- sungen. Insbesondere die atomare Rauigkeit der Nanoskalige Plasmonik plasmonischen Partikel sowie die chemische Interaktion zwischen Sonde und Probenmolekül stehen dabei im Vordergrund. Gerade die Rau- igkeit spielt eine besondere Rolle. Wie sich an- hand von Abb. 1 zeigen lässt, ergeben sich un- terhalb eines Abstands von 1 nm deutliche Feld- verstärkungen in unmittelbarer Nähe zu atoma- ren Defekten. In Kombination mit zusätzlich auf- tretenden chemischen Wechselwirkungen, die ab etwa 0,5 nm auftreten, lassen sich nicht nur die experimentellen Auflösungen, sondern auch die spektralen Veränderungen erklären. [1] Richard-Lacroix, M., Zhang, Y., Dong, Z., Deckert, V. (2017): Mas- tering high resolution tip-enhanced Raman spectroscopy: towards a shift of perception. Chem. Soc. Rev. Royal Society of Chemistry 46 (13): 3922–3944. 10.1039/c7cs00203c. [2] Trautmann, S., Aizpurua, J., Götz, I., Undisz, A., Dellith, J., Schneide- wind, H. et al. (2017): A classical description of subnanometer resolu- tion by atomic features in metallic structures. Nanoscale. 9(1): 391– 401. 10.1039/c6nr07560f. [3] Latorre, F., Kupfer, S., Bocklitz, T., Kinzel, D., Trautmann, S., Gräfe, S. et al. (2016): Spatial resolution of tip-enhanced Raman spectrosco- py - DFT assessment of the chemical effect. Nanoscale. 8(19): 10229 –10239. 10.1039/c6nr00093b. Abb. 1. Die Abbildung zeigt die realistischen Größen- verhältnisse von atomaren Rauigkeiten auf plas- monisch aktiven Nanopartikeln und deren Abstand vom Substrat. Der Farbbalken gibt die Feldverstärkung im nicht-resonanten Fall für ein völlig „glattes“ Partikel an. Deutlich ist dadurch die zusätzliche Verstärkung in unmittelbarer Nähe des atomaren Defektes zu erkennen. Grafik: S. Trautmann.