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2014-04-07Dissertation DOI: 10.18452/16938
Optical and structural properties of systems of conjugated molecules and graphenes
dc.contributor.authorLange, Philipp
dc.date.accessioned2017-06-18T13:01:48Z
dc.date.available2017-06-18T13:01:48Z
dc.date.created2014-04-09
dc.date.issued2014-04-07
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/17590
dc.description.abstractSysteme aus konjugierten Molekülen und Graphenen bergen hohes Potential für Anwendungen. Die Untersuchung ihrer Wechselwirkungsmechanismen ist wichtig für die Entwicklung neuer Anwendungen und Fokus dieser Arbeit: Optische Mikroskopie, Spektroskopie und Rasterkraftmikroskopie werden komplementär verwendet, um die optischen und strukturellen Eigenschaften solcher Systeme zu erforschen. Insbesondere werden (i) die Permeationsbarriere-Eigenschaften von Graphen in-situ auf einem halbleitenden Polymerfilm quantifiziert. Weiterhin werden (ii) die Fluoreszenz- und (iii) Raman-Emission von konjugierten Molekülen in der Nähe von Graphen untersucht und die entsprechenden Kopplungsmechanismen diskutiert. (i) Graphene zeigen sich als effizienter Schutz des empfindlichen Polymers [Poly(3-hexylthiophen)] vor Degeneration durch Sauerstoff und Wasser aus der Umgebungsluft. Dies legt nahe, dass Graphene nicht nur als transparente Elektrode, sondern gleichzeitig als Barriereschicht in künftigen optoelektronischen Bauelementen dienen können. (ii) Es wird gezeigt, dass die bekannten optischen Eigenschaften von Graphen die Existenz stark lokalisierter Graphen-Plasmonen im Sichtbaren implizieren. Durch Verwendung von nanoskaligen Emittern [Rhodamin 6G (R6G)], welche die für effiziente Anregung von Graphen-Plasmonen im optischen Frequenzbereich notwendigen großen Wellenvektor bereitstellen, wird Graphen-Plasmonen-induzierte (GPI) Fluoreszenz-Anregungsverstärkung von nahezu 3 Größenordnungen nachgewiesen. Demnach ist Graphen für plasmonische Bauelemente im Sichtbaren interessant. (iii) Außerdem wird GPI Verstärkung des Raman-Querschnittes von R6G um 1 Größenordnung nachgewiesen. Zukünftige Entwicklung von Antennen für zusätzliche direkte Anregung von Graphen-Plasmonen aus dem Fernfeld macht Graphen vielversprechend für leistungsfähige oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie. Zusammenfassend wurden neue und anwendungsrelevante Einblicke in die analysierten Systeme gewonnen.ger
dc.description.abstractSystems of conjugated molecules and graphenes bear high application potential. The investigation of their interaction mechanisms is important for design of new applications and the focus of this thesis: Optical microscopy, spectroscopy and scanning force microscopy are complementarily used to explore the optical and structural properties of such systems. In particular (i) the permeation barrier properties of graphene are quantified in-situ on a semiconducting polymer film. Furthermore (ii) the fluorescence and (iii) Raman emission of conjugated molecules in proximity to graphene are investigated and the respective coupling mechanisms are discussed. (i) Graphenes are found to efficiently protect the sensitive polymer [poly(3-hexylthiophene)] from degradation by oxygen and water from the ambient atmosphere. This suggests that graphenes can not only serve as transparent electrode, but simultaneously as a barrier layer in future optoelectronic devices. (ii) It is shown that the known optical properties of graphene imply the existence of strongly localized graphene plasmons in the visible. Using nanoscale emitters [rhodamine 6G (R6G)] that provide the high wave vectors necessary to efficiently excite graphene plasmons at optical frequencies, graphene plasmon induced (GPI) fluorescence excitation enhancement by nearly 3 orders of magnitude is demonstrated. Graphene is thus interesting for plasmonic devices in the visible. (iii) In addition GPI enhancement of the Raman cross section of R6G by 1 order of magnitude is demonstrated. The future design of antennas for additional direct farfield excitation of graphene plasmons makes graphene promising for powerful surface enhanced Raman spectroscopy. In summary new and application relevant insights were gained into the studied systems.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectGraphenger
dc.subjectkonjugierte Moleküleger
dc.subjectPolythiophenger
dc.subjectPermeationsbarriereger
dc.subjectPlasmonenger
dc.subjectRaman-Verstärkungger
dc.subjectorganische Elektronikger
dc.subjectoptoelektronische Bauelementeger
dc.subjectconjugated moleculeseng
dc.subjectgrapheneeng
dc.subjectpolythiopheneeng
dc.subjectpermeation barriereng
dc.subjectplasmonseng
dc.subjectRaman enhancementeng
dc.subjectorganic electronicseng
dc.subjectoptoelectronic deviceseng
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleOptical and structural properties of systems of conjugated molecules and graphenes
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100216572
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/16938
dc.identifier.alephidBV041788176
dc.date.accepted2014-03-18
dc.contributor.refereeRabe, Jürgen P.
dc.contributor.refereeBenson, Oliver
dc.contributor.refereeList-Kratochvil, Emil
dc.subject.dnb29 Physik, Astronomie
dc.subject.rvkUP 3740
dc.subject.rvkUP 8000
dc.subject.rvkUQ 8225
local.edoc.pages137
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

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