Rastermikroskopie mit Nanospalt-Resonatoren

• Antragsteller: Professor Dr. Friedemann Reinhard
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565033315

Können wir ein Mikroskop bauen, das Objekte mit nanometergenauer Auflösung sehen kann, 10.000-mal heller, als sie mit bloßem Auge erscheinen würden? Was würden wir untersuchen, wenn wir ein solches Instrument hätten? Im vergangenen Jahrzehnt hat die Plasmonik die erste Frage mit einem klaren Ja beantwortet. Anordnungen von metallischen Nanopartikeln können Licht auf atomare Skalen fokussieren und gleichzeitig nanoskalige Auflösung sowie ultrastarke Licht-Materie-Kopplung ermöglichen. Diese spektakulären Errungenschaften beschränken sich jedoch weitgehend auf sorgfältig angeordnete stationäre Nanostrukturen. Diese Erfolge in eine Bildgebungstechnik zu verwandeln und die zweite Frage zu beantworten, ist die Mission des vorliegenden Projekts. Das Projekt wird ein Raster-Nanospalt-Resonatormikroskop (SNCM) entwickeln. In diesem Gerät wird ein plasmonisches Nanoteilchen, das an einer planaren Glasplattform befestigt ist, in einer kontrollierten Flughöhe von wenigen Nanometern über einem metallischen Spiegel gescannt und bildet dabei einen plasmonische Nanospalt-Resonator. Proben werden durch Rasterabtastung durch die Nanospaltmode abgebildet, wobei Fluoreszenz- oder Streulicht von oben gesammelt wird. Das Scannen wird durch planare Rastersondenmikroskopie ermöglicht, eine Technik, die unter anderem in meinem Labor entwickelt wurde. Wir werden dieses Instrument entwickeln und zwei erste Anwendungsbereiche erforschen: die Untersuchung von Nanospalt-Kavitäten unter in situ -Verstimmung sowie die Bildgebung und Untersuchung von lumineszierenden Defektzentren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen