Nanoplasmonik
Nanoplasmonics
Modul PH2173
Modulversion vom SS 2018 (aktuell)
Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.
Ob die Lehrveranstaltungen des Moduls in einem spezifischen Semester angeboten werden, finden Sie im Abschnitt Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise unten.
| verfügbare Modulversionen | ||
|---|---|---|
| SS 2018 | SS 2017 | SS 2013 |
Basisdaten
PH2173 ist ein Semestermodul in Englisch oder Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.
Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.
- Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
- Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
- Komplementärer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
- Komplementärer Spezialfachkatalog Biophysik
Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.
| Gesamtaufwand | Präsenzveranstaltungen | Umfang (ECTS) |
|---|---|---|
| 150 h | 45 h | 5 CP |
Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2173 ist Michael Kaniber.
Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen
Inhalt
In dieser Vorlesung führen wir die Physik und Technologie nanophotonischer Metallsysteme und deren Nanostrukturen ein. Wir beginnen mit den Grundlagen der Licht-Materie-Wechselwirkung zwischen externen elektromagnetischen Lightfeldern und dem freien Elektronengas and der Grenzfläche zwischen Metallen und Dielektrika. Hier konzentrieren wir uns zuerst auf homogen ausgedehnte Metalfilme und einfache Metall-Dielektrika-Heterostrukturen. Anschließend werden wir Methoden aufzeigen um Oberflächenplasmonpolaritonen zu erzeugen und zu detektieren. Im zweiten Teil der Vorlesung konzentrieren wir uns auf Oberflächenplasmonpolaritonen in (i) plasmonischen Wellenleitern und (ii) plasmonichen Nanopartikeln. Falls es die Zeit zulässt, werden wir gegen Ende des Kurses noch fortgeschrittene Themen und Anwendung, wie etwa Quantenplasmonik, Nicht-lineare Plasmonik oder Licht-Materie-Wechselwirkung mit optisch aktiven Materialien, behandeln.
Lernergebnisse
Nach Teilnahme an dieser Vorlesung, sollten Sie folgendes gelernt haben:
- Optische Eigenschaften von Metallen
- Voraussetzung für die Erzeugung von Oberflächenplasmonpolaritonen
- Herleitung der Dispersionsrelation von gebunden Oberflächenplasmonpolaritonen and Metal-Dielektrikums-Grenzflächen
- Aufzählung und Erklärung erschiedener Methoden zur Erzeugung und Detektion von Oberflächenplasmonpolaritonen
- Herstellungsmethoden für plasmonische Nanostrukturen.
- Verhalten von Oberflächenplasmonpolaritonen in plasmonische Wellenleitern
- Quasistatische Näherung zur Beschreibung von lokalisierten Oberflächenplasmonpolaritonen in metallischen Nanopartikeln
- Anwendungen für Oberflächenplasmonpolaritonen
Voraussetzungen
Grundlagen in
- klassischer Elektrodynamik (Maxwell-Physik)
- Optik
- Quantenmechanik
Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise
Lehrveranstaltungen und Termine
| Art | SWS | Titel | Dozent(en) | Termine | Links |
|---|---|---|---|---|---|
| VO | 2 | Nanoplasmonics |
Do, 10:00–12:00, ZNN 0.001 |
eLearning |
|
| UE | 1 | Übung zu Nanoplasmonik |
Lern- und Lehrmethoden
Der Inhalt der Vorlesung wird in einer wöchentlichen Vorlesung (2SWS) mittels Powerpoint-Folien dargestellt. Neben Teilnahme und aktiver Mitarbeit in der Vorlesung, werden regelmäßig Literaturhinweise zu Buchkapiteln, Überblicksartikeln oder wichtigen Veröffentlichungen gegeben. Weiterhin wird eine Übung/Diskussionsrunde angeboten (1SWS), in der Literatur zur Plasmonik in Gruppenarbeit diskutiert werden kann.
Medienformen
Powerpoint-Präsentation
- Stefan A Maier "Plasmonics - Fundamentals and Applications" Springer (2007)
- Heinz Raether "Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings" Springer (1986)
- Mark L Brongersma "Surface Plasmon Nanophotonics" Spinger (2007
- Heinz Raether "Excitations of Plasmons and Interband Transitions by Electrons" Springer (1980)
Literatur
Es existieren unzählige Lehrbücher zur Nanoplasmonik, einige auf die sich diese Vorlesung stützt werden im folgenden aufgelistet (keine komplette Auflistung)
- Stefan A Maier "Plasmonics - Fundamentals and Applications" Springer (2007)
- Heinz Raether "Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings" Springer (1986)
- Mark L Brongersma "Surface Plasmon Nanophotonics" Spinger (2007
- Heinz Raether "Excitations of Plasmons and Interband Transitions by Electrons" Springer (1980)
Modulprüfung
Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen
There will be an oral exam of 30 minutes duration. Therein the achievement of the competencies given in section learning outcome is tested exemplarily at least to the given cognition level using comprehension questions and sample calculations.
For example an assignment in the exam might be:
- Sketch and describe the dispersion relation of surface plasmon polaritons!
- Describe and explain the trade-off between plasmon propagation and confinement!
- Name and describe method to couple light to and from plasmonic structures!
- Explain methods in order to fabricate nanoscale plasmonic devices!
Wiederholbarkeit
Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.