Projektbeschreibung
Modernstes Mikroskopieverfahren öffnet neues Fenster in die Nanowelt
Die Quantenprozesse, die in der Größenordnung weniger Nanometer ablaufen, bestimmen in hohem Maße die optoelektronischen Eigenschaften niedrigdimensionaler Materialien. Zur Aufklärung von im Nanobereich ablaufenden Prozessen müssen Licht-Materie-Wechselwirkungen mit einer Auflösung gemessen werden, die um eine Dimension höher als die mit existierenden nanooptischen Ansätzen erreichbare Größenordnung ist. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt AETSOM plant, eine optische Auflösung von wenigen Nanometern zu erreichen. Dazu wird das Potenzial eines Verfahrens ausgeschöpft, das die Forschung als optische Atomkraft-Rasternahfeldmikroskopie kennt. Mit diesem Verfahren könnte an nahezu jeder beliebigen Probe und in den für die meisten technischen Anwendungen typischen Umgebungen eine photonenbasierte Materialcharakterisierung über verschiedene Längenskalen hinweg durchgeführt werden.
Ziel
Many of the defining optoelectronic properties in low-dimensional materials – e.g. exciton Bohr radii and diffusion lengths, defect sizes and spacings, and Moire lattice periods – are determined by materials physics and processes that occur at the single-digit nm length scale. Their direct investigation and elucidation – crucial for future applications – therefore requires the ability to probe light-matter interactions at a resolution an order of magnitude better than what is generally achievable with existing nano-optical approaches. Here we propose a strategy for achieving single-nm optical resolution by developing a breakthrough capability which we will refer to as Atomic Energy Transfer Scanning nano-Optical Microscopy (AETSOM). The one-nm optical resolution will be attained by the attachment of a lanthanide-doped upconverting nanoparticle (UCNP) at the end of a near-field scanning probe tip. The intended probe is composed of a tapered metal-insulator-metal waveguide fabricated at the end of a glass fiber, enabling the efficient coupling of far-field light to the near-field and vice-versa through the probe tip, over a wide range of wavelengths. Lanthanide-doped UCNPs absorb multiple photons in the NIR and emit at higher energies in the NIR/visible with efficiencies orders of magnitude higher than those of the best 2-photon fluorophores. The robust attachment of the UCNPs to the probe through specific functionalization of the UCNPs will enable illumination/collection to/from single-digit nm volumes. The establishment of this breakthrough single-digit nano-optical capability will provide the ability to perform photon-based characterization and activation over multiple length scales on nearly any sample and in the real environments encountered in most technological applications. The anticipated results will immediately impact numerous fields, from quantum materials to photo-chemistry to energy harvesting to ultrasensitive biomolecular control and detection.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
91904 Jerusalem
Israel