Titelaufnahme

Titel
Simulation of optical properties of surface plasmons in silver nanodiscs / Michael reisecker
Verfasser/ VerfasserinReisecker, Michael
Begutachter / BegutachterinHohenester, Ulrich
Erschienen2014
UmfangVIII, 74 S. : Zsfassung (2 Bl.) ; Ill., zahlr. graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (GND)Scheibe / Nanostrukturiertes Material / Silber / Dielektrikum / Oberflächenplasmonresonanz / Scheibe / Nanostrukturiertes Material / Silber / Dielektrikum / Oberflächenplasmonresonanz / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-69912 Persistent Identifier (URN)
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Simulation of optical properties of surface plasmons in silver nanodiscs [14.7 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Nanoscheiben aus Silber, die von einem Dielektrikum umgeben sind, können dazu verwendet werden, die elektromagnetischen Felder von Licht auf ihre Oberfläche zu binden, wobei sich stehende Wellen im Größenbereich der Nanoskala ausbilden. Diese stehenden Wellen können unterschiedliche Wellenlängen haben, die die resonanten Moden der Scheibe bestimmen. Es gibt viele solche Moden, allerdings können nicht alle davon an sichtbares Licht koppeln, da die Mode hierfür ein Dipolmoment benötigt, das der symmetrischen Natur einer Lichtwelle entspricht. Ist dies der Fall, nennt man solche Moden helle plasmonische Moden. Dunkle plasmonische Moden, welche kein Dipolmoment aufweisen, wurden mittels Elektronenenergieverlustspektroskopie studiert, wobei in den letzten Jahren ein neuer Typ an Moden das Interesse von Forschern geweckt hat. Im Unterschied zu den gut dokumentierten Kantenmoden mit azimutaler Symmetrie und Polen entlang der Kante der Scheibe, sind diese Filmmoden radial symmetrisch und wurden "Breathing-Moden" getauft. Es stellt sich heraus, dass Scheiben mit einigen Hundert Nanometern Durchmesser groß genug sind, um mit Retardierungseffekten einen Symmetriebruch im System herbeizuführen und dunkle Moden optisch anzuregen. Die Kopplung der Breathing-Mode an Licht wird in dieser Arbeit anhand von Simulationen demonstriert. Eine weitere Möglichkeit der Anregung von Silberscheiben, bei der die Symmetrieanforderungen keine Rolle spielen ist es, einen oszillierenden Dipol in die Nähe der Scheibe zu bringen. Das Feld dieses Oszillators variiert lokal sehr stark und kann an dunkle Moden resonant koppeln, was zu einem schnelleren Zerfall des Emitters führt. Dieser Mechanismus erlaubt strahlungslosen Energietransfer zwischen einem Donator und einem Empfänger-Molekül. Unsere Simulationen zeigen, dass der Donator an die Nanoscheibe koppeln kann, welche die Energie hauptsächlich an ihre Ladungspole transferiert, wo sie vom Empfänger aufgenommen werden kann.

Zusammenfassung (Englisch)

Silver nanodiscs embedded in a dielectric environment can be used to confine light to their surface, squeezing the electromagnetic fields to form standing waves on the nanoscale. These standing waves can have different wavelengths and define the resonant modes of the disc. Many such modes exist, but not all of them can couple to a light wave as they need to have a dipole moment, matching the symmetric nature of an electromagnetic wave. These modes are called bright plasmonic modes. Dark plasmonic modes with no dipole moment have been studied with electron energy loss spectroscopy, and in the last years a new type of mode family came to the attention of researchers. Distinct from the well-known edge modes with azimuthal symmetry and nodes around the edge of the disc, these dark film modes are radially symmetric and were termed ?breathing modes?. However, for large enough discs in the range of a couple of hundred nanometers retardation effects come into play and can be effectively used to break the symmetry of the system and excite dark modes optically. The coupling of the first order breathing mode (among others) is demonstrated in this thesis using computer simulations. The symmetry restrictions of a dipole-like excitation can also be relaxed by placing an oscillating dipole close enough to a nanodisc so that its field strongly varies locally. Consequently, such emitters can also couple resonantly to dark modes resulting in a faster decay of the emitter. This mechanism allows for radiationless energy transfer between a donor molecule and an acceptor molecule. Our simulations show that the donor can couple to the nanodisc which transfers energy mainly to its nodes where it can be picked up by the acceptor.