Grazer Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, die Verteilung von Oberflächenplasmonen – das sind elektronische Dichteschwankungen an der Oberfläche von Metallen – auf Gold-Nanoteilchen mit Energiefilterungs-Elektronenmikroskopie zu messen. Die neuen Erkenntnisse liefern die Basis für ein breites Anwendungsspektrum für Informationsverarbeitung und Biosensorik, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift „Physical Review B“.
Nano-Optik nutzt Licht, um Informationen zu übertragen. Genaue Kenntnis der Phänomene, die sich im Bereich von nur wenigen Nanometern abspielen, bildet die Basis für die Weiterentwicklung möglicher Anwendungen. Daher sind Messmethoden, die sich mit diesen kleinsten Größen befassen, zentral.
Erfolgreiche Kooperation
„Die Idee zu erstmaligen Messungen von Plasmonen auf Gold-Nanoteilchen hatten wir schon länger, die Umsetzung war aber erst gemeinsam mit den Kollegen der Karl-Franzens-Universität Graz möglich“, berichtet Ferdinand Hofer, der das Institut für Elektronenmikroskopie und Feinstrukturforschung der Technischen Universität (TU) Graz leitet.
Dort stehen unter anderem mehrere Energiefilterungsmikroskope, wie sie für die speziellen Messungen benötigt wurden. An der Uni Graz erfolgte dann die Prüfung der Messergebnisse am PC: Physiker Ulrich Hohenester und sein Kollege Andreas Trügler bestätigten die Messungen durch rechnerische Simulation am PC.
Basis für breites Anwendungsspektrum
Mit der neuen Messmethode können die Forscher Oberflächenplasmonen mit einer wesentlich besseren Auflösung messen als mit bisher gebräuchlichen optischen Methoden. Die Genauigkeit von einem Millionstel Millimeter scheint nun völlig neue technologische Anwendungen in greifbare Nähe rücken zu lassen: Denkbar sind Entwicklungen in der Biosensorik, wo nanoskopische Systeme genutzt werden, um etwa menschliche DNA zu erkennen.
Oberflächenplasmonen können nach Angaben der Forscher aber auch geeignet sein, optische Informationen in Computerchips deutlich schneller zu übertragen als dies mit herkömmlichen Computern möglich ist. Die neuen Erkenntnisse aus Graz könnten also zu einem entscheidenden Durchbruch in der Informationsverarbeitung beitragen.
(idw – Universität Graz, 20.01.2009 – DLO)
