Tieftemperatur UHV STM-AFM mit beidseitigem optischen Zugang

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546266657

Das beantragte STM-AFM mit optischem Zugang wird zur Untersuchung von Licht-Materie-Wechselwirkungen in niederdimensionalen Systemen mit atomarer Auflösung verwendet werden. Hierbei ermöglicht hochaufgelöste Rastersondenmikroskopie (STM, AFM und KPFM) Einblicke in die elektronische, geometrische und chemische Struktur einzelner Adsorbate oder ausgedehnter zweidimensionaler Materialien. Durch die Kombination mit beweglichen Parabolspiegeln, die auf den Spitzenapex gerichtet sind, können darüber hinaus optische Signale aus dem Spitze-Probe-Übergang detektiert werden. Durch gezieltes Treiben optisch angeregter Zustände durch den hoch lokalisierten Tunnelstrom können so optische und vibronische Eigenschaften einer Vielzahl von Materialien auf atomarer Ebene untersucht werden. Mit dem beantragten System sind explizit Experimente geplant, um 1) Ladungsträger- und Exzitonendynamiken und Lokalisierung angeregter Zustände in molekularen 2D-Architekturen und van der Waals-Materialien, 2) Struktur-Eigenschafts-Beziehungen an der Einzelmolekülgrenze, 3) photochemische Prozesse mit Einzelbindungsauflösung, und 4) neuartigen Entkopplungsstrategien und Strategien zur Beeinflussung von Exzitonendynamiken in Molekülkomplexen durch Oberflächenstrukturierung zu untersuchen. Dabei sind insbesondere auch Kollaborationen mit Gruppen aus der Fakultät für Physik und Chemie geplant. Neben Elektrolumineszenz-basierten Experimenten bietet das beantragte System die Möglichkeit der Erweiterung zu optischer und THz-Spektroskopie. Dies ermöglicht, auch in Abstimmung mit anderen Gruppen der Universität Göttingen, Echtzeit-Experimente zu Laser- und Exzitonendynamiken in niederdimensionalen Strukturen. Dabei ermöglicht die hier erreichbare räumliche Auflösung im sub-Nanometer Bereich sowie die präzise Kontrolle der Spitze-Probe-Kavität zu den bisher vorhandenen experimentellen Methoden komplementäre Einblicke in die Echtzeit-Dynamiken lichtinduzierter Phänomene. Das vorgeschlagene Instrument bietet die Grundlage dafür.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Tieftemperatur UHV STM-AFM mit beidseitigem optischen Zugang
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Leiterin: Professorin Dr. Katharina Kaiser