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Plasmons and Mechanical Motions at the Nano-Scale Investigated with Frequency-Domain Experiments and Simulations

Projektbeschreibung

Strukturelle Ordnung in plasmonischen Superkristallen

Plasmonen sind kohärente, delokalisierte Elektronenoszillationen, die auftreten, wenn Licht mit metallischen Nanopartikeln interagiert. Metallische Nanostrukturen und ihre Fähigkeit, Licht im Nanomaßstab einzufangen, werden aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen, zum Beispiel in Energieumwandlungsgeräten, gründlich erforscht. Konkret können plasmonische Superkristalle – translational asymmetrische Anordnungen metallischer Nanopartikel – in komplexen Lichtsammeltechnologien wie plasmonischen Solarzellen und Photokatalysatoren verwendet werden. Allerdings beruhen Plasmonen auf kurzlebigen Anregungszuständen, die höchst sensibel auf die genaue Anordnung von Materie auf der Nanoebene reagieren. Plasmonische Superkristalle sind anfällig für eine Vielzahl nanomechanischer Bewegungen, die sich auf ihre strukturelle Stabilität auswirken. Das Ziel des im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts PLASMMONS ist, genauer zu durchleuchten, wie nanomechanische Bewegungen sich auf die Eigenschaften plasmonischer Superkristalle auswirken.

Ziel

Plasmons are oscillations of charge carriers in metallic nanoparticles that confine light in the nanometer length-scale. Translationally symmetric arrays of metallic nanoparticles, termed Plasmonic Super-Crystals (PSCs), can become an integral part of augmented light-harvesting technologies, like plasmonic solar cells and photocatalysts. A current limitation is that plasmons are fragile, short-living excitations, which are highly sensitive to the exact arrangement of matter at the nanoscale. The structural stability of PSCs is prone to multifarious nanomechanical motions such as nanoparticle-vibrations, colloidal phonons, and surface waves on the substrate. With this project, I aim to elucidate the role of nanomechanical motions on the plasmonic properties of PSCs. To achieve this goal I will employ White Light Absorption (WLA) to study plasmonic resonances and Brillouin Light Scattering (BLS) to study mechanical resonances. Plasmonically-enhanced BLS and spectroscopic investigation of plasmons in vibrationally-excited PSCs, will be used to reveal cross-talking between the two subsystems. A momentum-resolved view of vibrational waves will be acquired with angle-resolved BLS. The experimental results will be interpreted based on frequency-domain, finite-element simulations of plasmomechanical coupling phenomena. With this approach, I intend to adopt the concept of microscopic couplings from condensed-matter Physics, to a metamaterial and determine the fundamental excitations and interactions of these artificial structures. Understanding the interplay between plasmonic and structural degrees of freedom in PSCs is expected to pave the way for their use in plasmomechanical devices.

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

H2020-WF-2018-2020

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Unterauftrag

H2020-WF-02-2019

Koordinator

UNIWERSYTET IM. ADAMA MICKIEWICZA W POZNANIU
Netto-EU-Beitrag
€ 149 625,60
Adresse
ULICA HENRYKA WIENIAWSKIEGO 1
61 712 POZNAN
Polen

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Region
Makroregion północno-zachodni Wielkopolskie Miasto Poznań
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 149 625,60