Doktorarbeit zeigt neue Wege für Präparation von plasmonischen Nanoteilchen und -schichten für technische Anwendungen
Den Doktorandenpreis des Vereins zur Förderung des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) erhält in diesem Jahr Herr Dr. Martin Mayer. Ausgezeichnet wird seine Dissertation „From single particles to coupled plasmonic assemblies“. Die Arbeit wurde von Herrn Prof. Andreas Fery am IPF betreut und 2019 an der Technischen Universität Dresden verteidigt.
Martin Mayer zeigt mit seiner Promotionsschrift neuartige Wege zur Synthese von definierten plasmonischen Nanopartikeln und zu großflächigen Beschichtungen daraus mit definierten optischen Eigenschaften.
Die Ergebnisse haben ein großes Potenzial für Anwendungen in Sensorik, Photonik, Photovoltaik und Photokatalyse. Dort wird die Fähigkeit von plasmonischen Partikeln zur resonanten Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung genutzt. Besonders stark werden die plasmonischen Effekte, wenn verschiedene Nanoobjekte in sehr kleinen Anständen vorliegen und ihre Einzelresonanzen kollektiv koppeln.
Mit der Synthese von stäbchen- und kugelförmigen (quasi-sphärischen) Gold-Nanopartikeln und würfel- und quaderförmigen Silber-Nanopartikeln sowie quasi-sphärischen Silber- und Gold-Partikeln mit Hohlkörpern erzeugte Martin Mayer die notwendigen nanoskopischen Bausteine und etablierte, auch mittels Modellierungsmethoden, ein rationales Designkonzept für diese Partikel.
Im zweiten Schritt seiner Arbeit nutzte er die von der Arbeitsgruppe von Herrn Professor Fery entwickelte Methode der faltengestützten Partikelassemblierung (Abscheidung von Partikeln aus wässriger Lösung auf durch Faltenbildung aufgeraute Elastomeroberflächen) zur Herstellung makroskopischer Strukturen aus geordneten Nanostäbchen und linearen Ketten aus kugelförmigen Nanopartikeln. Er hat damit die grundsätzliche Anwendbarkeit seines Ansatzes für technische Anwendungen nachgewiesen. Mit anspruchsvollen Charakterisierungsmethoden und damit kombinierter Modellierung und Simulation lieferte er zudem qualitative und quantitative Daten zu den Strukturen und Effekten.
Ergebnisse der Arbeit von Martin Mayer wurden bereits in 15 Publikationen veröffentlicht; bei sieben Veröffentlichungen in renommierten Journalen wie Nano Letters und Angewandte Chemie ist er Erstautor. Dies spiegelt wider, dass Martin Mayer in beeindruckender Weise selbst oft Ideengeber und treibende Kraft für die vorgelegte Promotionsarbeit war.
Die Preisübergabe findet am 22. September 2022, 15.30 Uhr, am IPF, Hohe Str. 6, 01069 Dresden, statt (pandemiebedingt von Frühjahr auf Herbst verschoben).
Bildunterschrift:
Künstlerische Darstellung der plasmonischen Wechselwirkung dreier Gold-Nanopartikel in Form elektrischer Feldlinien basierend auf Daten aus elektromagnetischen Simulationen. Durch das kollektive Koppeln der Einzelresonanzen wird wie hier ersichtlich ein verstärktes Gesamtdipol erzeugt - ähnlich einer klassischen Antenne.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Andreas Fery, fery@ipfdd.de
Originalpublikation:
M. Mayer, "From Single Colloidal Particles to Coupled Plasmonic Systems", Dissertation, Technische Universität Dresden, Dresden, https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-364844, 2019.
M. Mayer, M. J. Schnepf, T. A. F. König, A. Fery, “Colloidal Self-Assembly Concepts for Plasmonic Metasurfaces”, Advanced Optical Materials 2018, 1800564–1800581.
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