Forscher enthüllen neue Methode zur Messung von plasmonischen Feldern

Forscher haben mal wieder eine neue Methode aus dem Hut gezaubert, um das Aufkommen und die Abschwächung eines plasmonischen Feldes ganz genau zu messen. Ja, richtig gehört, ein plasmonisches Feld. Das klingt jetzt vielleicht etwas abgefahren, aber diese plasmonischen Materialien wie zum Beispiel Gold-Nanopartikel haben es in sich. Mit ihrer unglaublichen Fähigkeit, Licht zu absorbieren, sind sie der Star der Show in der Welt der erneuerbaren Energien und anderen technologischen Anwendungen.

Jetzt haben sich also ein paar schlaue Köpfe von der Universität Hamburg, DESY und der Standford University zusammengetan, um eine Methode zu entwickeln, mit der man das elektrische Feld von plasmonischen Proben ganz genau analysieren kann. Die Ergebnisse ihrer Studie haben sie dann stolz in der Fachzeitschrift Nano Letters veröffentlicht. Ich weiß, Fachzeitschriften sind nicht jedermanns Sache, aber hey, das ist wichtig für die Bereiche Nanoplasmonik und Nanophotonik. Vor allem für diejenigen, die gerne mit lokalisierten Oberflächenplasmonen herumspielen.

Jetzt mal Butter bei die Fische: Lokalisierte Oberflächenplasmonen sind so eine Art exklusive Party für Elektronen in winzigen Metallen wie Gold oder Silber. Dabei schwingen die Elektronen im Einklang mit dem elektrischen Feld des Lichts und sorgen so für eine Kondensation optischer Energie. Und das ist nicht nur schön anzuschauen, sondern hat auch praktische Anwendungsmöglichkeiten in der Photonik und Energieumwandlung. Zum Beispiel in der Photokatalyse. Klingt alles sehr fancy, oder?

Aber um das Ganze noch weiter voranzutreiben, braucht man natürlich ein detailliertes Verständnis der Mechanismen, die diese Plasmonen anregen und wieder abschwächen. Das Problem dabei ist, dass diese Prozesse in winzigen Zeitspannen ablaufen, im Bereich von ein paar Femtosekunden. Und nein, ich habe mich nicht vertippt, Femtosekunden sind wirklich verdammt kleine Zeiteinheiten.

Aber keine Sorge, die Attosekunden-Forscher sind zur Stelle. Die haben nämlich Instrumente entwickelt, mit denen man das schwingende elektrische Feld ultrakurzer Laserpulse messen kann. Eine Methode besteht zum Beispiel darin, einen superintensiven Laserpuls zwischen zwei Elektroden in der Luft zu fokussieren und dabei einen messbaren Strom zu erzeugen. Durch die Modulation der Ionisationsrate mit einem schwachen Signalpuls kann man diesen Strom beeinflussen. Und durch die Untersuchung der Verzögerung zwischen den beiden Pulsen erhält man dann ein zeitabhängiges Signal, das proportional zum elektrischen Feld des Signalpulses ist. Klingt kompliziert, ist es auch.

Aber das ist noch nicht alles. Die cleveren Forscher haben diese Methode nämlich zum ersten Mal verwendet, um das Feld einer resonant angeregten plasmonischen Probe zu charakterisieren. Das heißt, sie konnten den Ursprung des Plasmons und seinen schnellen Zerfall verfolgen und haben das dann auch noch durch elektrodynamische Modellrechnungen bestätigt. Ganz schön beeindruckend, oder?

Die gute Nachricht ist, dass man diese Methode nicht nur für plasmonische Proben unter verschiedenen Umgebungsbedingungen nutzen kann, sondern auch, um das Design von Anwendungen für ultrakurze Laserpulse zu optimieren. Das könnte zum Beispiel bei der Entwicklung von neuen Technologien in der Photonik und Energieumwandlung helfen. Also, ein echter Gamechanger sozusagen.

Professor Holger Lange von der Universität Hamburg ist jedenfalls begeistert von den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieser Methode zur Charakterisierung von plasmonischen Proben. Und auch Francesca Calegari von DESY und der Universität Hamburg ist überzeugt, dass diese Methode einen wichtigen Beitrag zur weiteren Erforschung und Nutzung von plasmonischen Materialien leisten wird.

Also, halten wir fest: Die Forschung auf dem Gebiet der plasmonischen Materialien geht weiter voran. Die vielversprechenden Technologieplattformen der Nanoplasmonik und Nanophotonik werden immer raffinierter und bieten uns noch viele spannende Entwicklungen in der Zukunft. Na, wenn das mal nicht aufregend ist!

Schlagwörter: Hamburg + DESY + Francesca Calegari

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