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Professur für Nanospektroskopie
Prof. Dr. Volker Deckert
Forschungsschwerpunkte
Plasmonisch aktivierte Molekül-Spektroskopie: experimentelle Anwendung sowie Untersuchung der Grundlagen, die
beispielsweise die Grenzen dieser Verfahren kennzeichnen
Das System besteht dabei grundsätzlich immer aus einer mit metallischen Nanopartikeln beschichteten Rasterkraft-
mikroskop (AFM) Spitze, die mit einem AFM Nanometer genau positioniert werden kann. Bei Bestrahlung dieser
sogenannten tip-enhanced Raman scattering (TERS) Sonden mit Licht konzentrieren die Partikel die beteiligten elektro-
magnetischen Felder um ein Vielfaches, so dass die erhöhte „Feldkonzentration“ Ortsauflösungen im Nanometerbereich
erlaubt.
TERS zur chemischen Strukturanalyse von unbekannten Systemen mit Nanometer Ortsauflösung, insbesondere von
bio-chemisch relevanten Proben wie DNA, RNA, Amyloid Fibrillen etc.
Aufklärung der genauen Mechanismen, die zur beobachteten Feldüberhöhung führen: Experimente an definierten
Systemen (DNA, Molekülmonolagen) sowie quantenchemische und elektromagnetische Simulationen, um plausible
Erklärungen für teilweise überraschende experimentelle Ergebnisse zu finden.
56 — FORSCHUNG
Ein interessanter Aspekt für die Untersuchung von Ober-
flächen mit Nanometergenauigkeit ist die Aufklärung von
elementaren Schritten der heterogenen Katalyse. Hier exis-
tieren kaum analytische Methoden, die eine Lokalisierung
hin zum tatsächlichen Ort der Reaktion zulassen und gleich-
zeitig auch strukturelle Veränderungen aufklären können.
In diesem Zusammenhang werden in der Gruppe oberflä-
chenkatalysierte Reaktionen mit Hilfe von Nahfeld op-
tischen/ Nahfeld spektroskopischen Verfahren untersucht.
Insbesondere sind optisch aktivierte Reaktionen von be-
sonderem Interesse, da hier eine wesentlich gezieltere
Kontrolle des Reaktionsverlaufs erfolgen kann. Auf diese
Weise gelang es bereits, Protonierungs- und Dimerisie-
rungsreaktionen zu charakterisieren und die Beteiligung
von sogenannten heißen Elektronen mit höchster Orts-
auflösung aufzuklären. So können die Ergebnisse genutzt
werden, um beispielsweise gezielt Licht induzierte oder
plasmonisch aktivierte Polymerisationen durchzuführen.
Die herstellbaren Strukturen können dabei bis auf wenige
Nanometer genau kontrolliert werden.
Zhang Z., Deckert-Gaudig T., Singh P., Deckert V. (2015): Single molecule
level plasmonic catalysis - a dilution study of p-nitrothiophenol on gold
dimers. Chem. Commun. DOI 10.1039/C4CC09008J.
Abb. 1. Durch Aufdampfen von Silber auf kommerzielle Rastersondenspitzen hergestellte plasmonisch-aktive optische Nahfeld-Sonden.
Von a) nach c) Änderung der Partikeldichte durch Erhöhen der abgeschiedenen Silbermenge. Grafik: Henrik Schneidewind, Volker Deckert
Untersuchung von oberflächenkatalysierten Reaktionen mit Hilfe von Nahfeld optischen/
Nahfeld spektroskopischen Verfahren