Ausstattung
Unsere Labore wurden mit unterschiedlicher Schwerpunktsetzung konzipiert und aufgebaut, um eine größtmögliche Bandbreite an Fragestellungen zu untersuchen.
Das T64000 ist ein dreistufiges Ramanspektrometer mit einem voll durchstimmbaren Lasersystem vom Infraroten bis ins nahe UV und den entsprechenden CCD Detektoren. In dieser Ausstattung ist das System einzigartig. Wir können damit Resonanzen in elektronischen und optischen Anregungen von Nanomaterialien ausnutzen. Resonanzen verstärken zum einen Signale und machen viele Phänomene überhaupt erst beobachtbar. Zum anderen kann man zum Beispiel untersuchen, welche Schwingungen an eine bestimmte elektronische Anregung koppeln. Das T64000 ist auf maximale spektrale Flexibilität ausgelegt.
Das gekoppelte Rasterkraft-Raman-Mikroskop besteht aus einem Labram High-Resolution Spektrometer und eine Bioscope2 AFM. Damit messen wir Nanosysteme mit einer hohen räumlichen Auflösung. In seiner einfachsten Anwendung zielt dieses System darauf ab, die topologische Information einer Probe (wo liegt ein Nanoteilchen, ist eine Röhre gerade oder gekrümmt) mit Lichtstreuung oder Lumineszenz zu verknüpfen. Eine weiterführende Methode ist die spitzenverstärkte Streuung. Im Nahfeld einer metallischen Spitze wird das Ramansignal um mehrere Größenordnungen verstärkt. Durch diesen Trick können einzelne Moleküle detektiert oder eine räumliche Auflösung unterhalb der Lichtwellenlänge erzielt werden. Die Kopplung der Rasterkraft- und Ramanmikroskopie ist eine junge experimentelle Methode, die im Bereich von Nanosystemen, Biomaterialien usw. sehr populär wird.
Optische Absorption, Photolumineszenz und Anregungsspektroskopie (PLE) können mit dem NanoLog Spektrometer gemessen werden. Das NanoLog ist ein klassisches PLE Gerät, in dem ein Spektrometer die Anregungswellenlänge und ein zweites den Detektionsbereich selektiert. Die Anregung kann im UV oder Sichtbaren, die Detektion im Infraroten und Sichtbaren erfolgen. Mit einem solchen Gerät kann man ausgezeichnet Materialien charakterisieren oder sich ansehen, wie sich die optischen Eigenschaften von Nanosystemen durch Umgebungsparameter oder angelagerte funktionale Moleküle verändern.
Unsere Arbeitsgruppe beteiligt sich am gemeinsamen Rechencluster der theoretischen Physik. Mit ab-initio Programmpaketen (Siesta, Abinit) können im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie die physikalischen Eigenschaften von Nanosystemen berechnet oder ihr Wachstum simuliert werden. Daneben nutzen wir eigene Routinen für empirische Rechnungen (tight-binding Näherung) und kommerzielle Software wie Mathematika zur Simulation von Ramanspektren.
Im Laufe des kommenden Jahres planen wir den Aufbau zweier weiterer Labore für optische Tieftemperaturmessungen (XY500) und hochauflösende Spektroskopie (U1000).