Evaneszenz-Streuung Methoden

Resonanzverstärkte dynamische Lichtstreuung (REDLS)

Schematische Darstellung des REDLS-Experiments. An der Basis eines Prismas, das mit typischerweise 50 nm Gold in einem bestimmten Winkel bedeckt ist, entsteht ein Oberflächen-Plasmon-Polariton. Der evaneszente Teil, mit einer Eindringtiefe ξ von 200nm dieses Plasmons wird als einfallendes Feld in einem dynamischen Lichtstreuungsexperiment verwendet.

Die Entwicklung von Methoden der evaneszenten Lichtstreuung, um Experimente in der Nähe von festen oder flüssigen Grenzflächen durchführen zu können, hat zu der neuen Methode "Resonance Enhanced Evanescent Light Scattering", kurz REDLS, geführt. Wir verwenden hier eine Oberflächen-Plasmon-Polarisation als Einfallsfeld. Dadurch gewinnen wir eine um Größenordnungen höhere Empfindlichkeit im Vergleich zu den traditionellen Methoden der evaneszenten Lichtstreuung, die mit totaler interner Reflexion arbeiten. Wir konnten das Diffusionsverhalten von Partikeln mit einem Radius von weniger als 20 nm verfolgen. Weiterhin untersuchen wir das Rotationsverhalten von Teilchen, die in Form oder Elektronendichte anisotrop sind, in der Nähe von festen Grenzflächen.

Wellenleiterverstärkte dynamische Lichtstreuung (WEDLS)

Die Beschränkung auf ein Edelmetall als Grenzfläche bei REDLS wird bei der evaneszenten Streumethode Waveguide Enhanced Dynamic Light Scattering (WEDLS) durch die Verwendung einer dicken Schicht eines transparenten Materials wie PMMA auf der typischen 50 nm Goldschicht auf dem Prisma aufgehoben. Die Wellenleiter werden unter bestimmten Winkeln angeregt, wobei die Eindringtiefe im Bereich von 100 bis 1000 nm liegt.

Schematische Darstellung des WEDLS-Experiments. Der Unterschied zum obigen REDLS-Experiment besteht in einer Schicht aus einem transparenten Material wie PMMA oder SiOx mit typischen Dicken von 1-2µm. Der evaneszente Teil mit einer Eindringtiefe ξ von 100-1000 nm dieser geführten Moden wird als Einfallsfeld in einem dynamischen Lichtstreuungsexperiment verwendet.

Die Forschung mit diesen beiden Methoden wird auf den Gebieten der Dynamik in dünnen Polymerfilmen und der Dynamik von Partikeln an Grenzflächen durchgeführt, um den Einfluss von festen Grenzflächen auf die Dynamik von Partikel- bzw. ultradünnen Polymerfilmen zu untersuchen.

Publikationen

1.
Plum, M. A.; Vianna, S. D. B.; Unger, A.; Roskamp, R. F.; Butt, H.-J.; Menges, B.; Steffen, W.: Probing dynamics near surfaces: waveguide enhanced dynamic light scattering. Soft Matter 7 (4), S. 1501 - 1505 (2011)
2.
Plum, M. A.; Menges, B.; Fytas, G.; Butt, H.-J.; Steffen, W.: Resonance enhanced dynamic light scattering. Review of Scientific Instruments 82 (1), 015102 (2011)
3.
Plum, M. A.; Steffen, W.; Fytas, G.; Knoll, W.; Menges, B.: Probing dynamics at interfaces: resonance enhanced dynamic light scattering. Optics Express 17 (12), S. 10364 - 10371 (2009)
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