Eigenschaften von Silber-Nanodrähten

  • Properties of silver-nanowires

Wagner, Dieter; Kreibig, Uwe (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2008)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Kurzfassung

Diese Doktor-Arbeit behandelt die Herstellung und Eigenschaften von Silber-Nanodrähten. Sie gliedert sich in vier Teile:1) Herstellung und Bestimmung der atomaren Struktur und der Form der Drähte. Zur Herstellung der Silber-Nanodrähte wurde eine Methode der chemischen Reduktion in einem wässrigen Elektrolyt angewendet. Die Dicke der Drähte erwies sich als konstant über deren gesamte Länge. Die häufigste Dicke der Drähte betrug ca. 27 nm, die Längen reichten in den Experimenten bis zu mehr als 100 µm. Es konnte kein Zusammenhang zwischen der Dicke der Drähte und deren Länge festgestellt werden. Die dünnsten Drähte wiesen eine Dicke von 5 nm auf. Die kristalline Struktur wurde durch Herrn Dr. A. Graff (Uni Halle) mittels HRTEM-Beugung ermittelt. Die Drähte bestehen aus fünf dreieckigen, einkristallinen Fasern, die über (111) Zwillingsgrenzen verbunden sind. Deshalb ist der Querschnitt der Drähte fünfeckig. Die Oberfläche ist atomar glatt. Eine beobachtete statistisch variierende Krümmung der Drähte konnte erklärt werden durch elastische Spannungen, die durch einen Winkeldefekt in der Drahtstruktur entstehen.2) Die Beobachtung der Nanodrähte erfolgte im Dunkelfeldmikroskop und zum Vergleich im REM und TEM. Es wurden einzelne Drähte mittels Mikromanipulation ausgewählt. Die Drähte wurden auf Quarzglassubstraten deponiert oder als freie Drähte, die nur an ihren Enden befestigt waren.3) Die Messungen der optischen Emission des gestreuten Lichtes an einzelnen Nanodrähten und deren Enden, erfolgten in einer Zsigmondy-Siedentopf-Konfiguration.Das auf den Draht einfallende Licht war linear polarisiert. Basierend auf einem Dunkelfeldmikroskop wurde ein Spektrometer aufgebaut, um die optische Emission von einzelnen Drähten zu messen. Zwei Peaks waren in den optischen Spektren zu beobachten. Der erste liegt bei ungefähr 440 nm. Es wird angenommen, dass er von einem lokalisierten Plasmon-Polariton mit dem E-Feld senkrecht zur Drahtachse stammt. Dies wurde bestätigt durch eine Simulationsrechnung von Dr. M. Quinten. Ein breiter Peak, dessen Licht parallel zur Drahtachse polarisiert war, wurde bei 650 nm beobachtet. Er wurde longitudinal ausgedehnten, laufenden Plasmawellen zugeschrieben.4) Anwendung der Silber-Nanodrähte als Plasmonenleiter. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. F. Aussenegg und Prof. J. Krenn an der Universität Graz wurden longitudinale Plasmawellen längs des Drahtes lokal am Drahtende angeregt und deren Ausbreitungslänge durch zwei Experimente bestimmt. Es zeigte sich, dass Plasmonenleitung in Silber-Nanodrähten für den Transport von Information auf der µm-Skala gut geeignet ist.

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