Anregung, Streuung und Lenkung von akustischen Wellen mit plasmonischen Nanostrukturen

• Antragsteller: Professor Leonardo de Souza Menezes, Ph.D., seit 1/2024
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465118501

Ziel unseres Projekts ist die Übertragung von Konzepten aus der Nanophotonik in die Nanoakustik, um neuartige Wege zur Kontrolle von nanoakustischen Resonatoren und akustischen Oberflächenwellen zu ermöglichen. Der prinzipielle Baustein unserer Arbeiten werden plasmonische Nanoantennen sein, die durch einen ultrakurzen Laserpuls zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Plasmonische Nanoantennen wurden in den letzten Jahren intensiv und erfolgreich erforscht, insbesondere auch für die effiziente gerichtete Ausstrahlung von elektromagnetischen Oberflächenwellen; ihr Einsatz als nanoskopischer Ausgangspunkt für akustische Oberflächenwellen steht allerdings erst am Anfang. Wir werden daher umfassend die Übertragung von neuartigen und aktuellen nanophotonischen Phänomenen auf das Gebiet der Nanoakustik erforschen, um in mittelfristiger Sicht neue Applikationen in der Akustooptik und in der Sensorik zu ermöglichen.Unser Arbeitsprogramm ist in drei Bereiche eingeteilt: akustische Eigenschaften von einzelnen plasmonischen Nanoteilchen (WP1); plasmonische Nanoantennen zur effizienten und gerichteten Anregung von akustischen Oberflächenwellen (WP2); plasmonische akustische Nanoantennen für Biosensorik (WP3)Die spezifischen Fragestellungen unseres Projekts umfassen: Generierung von akustischen Nanoresonatoren von hoher Güte, insbesondere Nanoresonatoren, die gebundene Zustände im Kontinuum aufzeigen; Entwicklung von analytischen und numerischen Methoden wie Multipol-Zerlegung, Gruppentheorie, und Green Funktionen angewandt auf akustische Nanoresonatoren und Oberflächenwellen; Erforschung eines akustischen Purcell Effekts und der Implementation des starke-Kopplung Regimes zwischen akustischen Nanoresonatoren; Studien von Anapole und Kerker Effekten; gerichtete Anregung von akustischen Oberflächenwellen mit Nanoantennen; Erforschung von biologischen Sensoren basierend auf akustischen Nanoresonatoren.Unser gemeinsames ITMO-LMU Team besteht aus hochqualifizierten theoretischen und experimentellen Forschern auf dem Bereich der Nanophotonik. Außer den wissenschaftlichen Zielen wird die erfolgreiche Durchführung des Programms auch den Transfer von Wissen und Methodik zwischen den beiden Gruppen ermöglichen, und russisch-deutsche Kooperationen ausbauen, von hoher Bedeutung für junge Wissenschaftler(innen) bei der Karriereentwicklung in einem internationalen Arbeitsumfeld. Die in unserem Team vorhandene Erfahrung mit internationalen Projekten, der umfassend ausgearbeitete Arbeitsplan, das Vorhandensein der benötigten wissenschaftlichen Gerätschaften sowie unsere Qualifikationen auf dem Gebiet der Nanophotonik werden es uns ermöglichen, die angestrebten Ziele zu erreichen und in hochrangigen internationalen Fachzeitschriften zu veröffentlichen. Wir sprechen somit sowohl Wissenschaftler aus der Nanophotonik als auch der Nanoakustik an und tragen zum Aufbau eines vielversprechenden neuen Arbeitsfeldes bei.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Science Foundation, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Professor Andrey Bogdanov, Ph.D., bis 3/2022
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Stefan Maier, bis 12/2023