Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker der Uni Graz zeigen: elektrische Felder im Nanobereich lassen sich räumlich darstellen

19.08.2013
Die Strukturen von Nanopartikeln sind noch längst nicht alle entschlüsselt.

Ein entscheidender Schritt zur Beschreibung der Elektronenschwingungen an der Oberfläche von metallischen Nanopartikeln ist nun Physikern der Karl-Franzens-Universität Graz gelungen.


Schematische Darstellung der Tomographie von Nanoteilchen. Ein Elektronenstrahl wird über das stäbchenförmige Nanoteilchen gerastert und erzeugt zweidimensionale Aufnahmen der Plasmon-Felder aus verschiedenen Richtungen. Diese 2D-Bilder ermöglichen dann mit Hilfe von mathematischen Methoden der Computertomographie eine 3D-Rekonstruktion der elektrischen Felder und Hot Spots. Karl-Franzens-Universität Graz

Sie konnten erstmals zeigen, dass mit den Methoden der Computertomographie dreidimensionale Bilder von elektrischen Feldern auf Nanoteilchen erstellt werden können. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im renommierten Fachjournal „Physical Review Letters“ publiziert.

Nanopartikel eröffnen modernen Technologien durch ihre außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften eine Fülle neuer Möglichkeiten. Doch längst sind nicht alle Geheimnisse der winzigen Strukturen gelüftet. Ein entscheidender Schritt zur Beschreibung der Elektronenschwingungen an der Oberfläche von metallischen Nanopartikeln ist nun Physikern der Karl-Franzens-Universität Graz gelungen.

Sie konnten erstmals zeigen, dass mit den Methoden der Computertomographie (CT) dreidimensionale Bilder von elektrischen Feldern auf Nanoteilchen erstellt werden können. Damit lässt sich exakt erkennen, wo „Hot Spots“ – besonders starke Felder – zu finden sind. Eine wichtige Information für die Entwicklung zukunftsträchtiger Anwendungen, von hochsensiblen Sensoren bis hin zur ultraschnellen Datenübertragung. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im renommierten Fachjournal „Physical Review Letters“ publiziert.

„An der Oberfläche von metallischen Nanopartikeln kommt es zu Schwingungen der Elektronendichte, die als Plasmonen bezeichnet werden. Diese bilden an bestimmten Stellen der Nanoteilchen besonders starke elektrische Felder, so genannte Hot Spots“, informiert Anton Hörl, MSc, aus der Arbeitsgruppe von Ao.Univ.-Prof. Dr. Ulrich Hohenester am Institut für Physik der Uni Graz. Hot Spots können dazu genutzt werden, Licht im Nanometer-Bereich zu fokussieren. „Das ist zum Beispiel notwendig, wenn Licht in winzigen Strukturen zur Datenübertragung genutzt werden soll, etwa für den optischen Chip“, ergänzt Hörl.

„Zur Erforschung von Plasmonen wird ein Elektronenstrahl auf einen bestimmten Punkt der Probe fokussiert und gemessen, wie viel Energie die Elektronen durch Wechselwirkung mit den Plasmonen verlieren. Je stärker die elektrischen Felder auf den Nanopartikeln sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, ein Plasmon anzuregen, wodurch dem Elektronenstrahl Energie entzogen wird“, erklärt Ulrich Hohenester das Verfahren.

Wird der Elektronenstrahl über die Probe bewegt, entsteht ein zweidimensionales Bild der elektrischen Felder. Anton Hörl hat im Rahmen seiner Dissertation in Kooperation mit Dr. Andreas Trügler anhand von Computersimulationen erstmals gezeigt, dass durch Drehung der Probe eine Reihe von 2D-Bildern gewonnen werden kann, aus denen sich dann mit Hilfe der Computertomographie eine exakte 3D-Rekonstruktion der elektrischen Felder erstellen lässt. Hörls Doktorarbeit ist in den vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF finanzierten Spezialforschungsbereich „NextLite“ eingebettet.

Weiterführende Experimente werden die Theoretischen Physiker der Karl-Franzens-Universität Graz mit der Arbeitsgruppe von Ao.Univ.-Prof. Dr. Ferdinand Hofer an der TU Graz im Rahmen der strategischen Kooperation NAWI Graz durchführen.

Publikation:
Tomography of particle plasmon fields from electron energy loss spectroscopy
Anton Hörl, Andreas Trügler, Ulrich Hohenester
Physical Review Letters, August 2013
http://prl.aps.org/pdf/PRL/v111/i7/e076801
Kontakt:
Ao.Univ.-Prof. Dr. Ulrich Hohenester
Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz
Tel.: 0316/380-5227
E-Mail: ulrich.hohenester@uni-graz.at

Gudrun Pichler | Karl-Franzens-Universität Graz
Weitere Informationen:
http://www.uni-graz.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten