Nano-spectroscopic imaging and control of coupled dynamics in local molecular environments

局部分子环境中耦合动力学的纳米光谱成像和控制

基本信息

  • 批准号:
    1709822
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry, Professor Raschke of the University of Colorado, Boulder, plans to develop a series of close-up ("near field") spectroscopic and imaging techniques to study the behavior of molecules and how they interact with their environment. He and his group use a combination of creative approaches to measure fast events (i.e. at the femtosecond time scale) at high resolution (i.e. with nanometer spatial resolution). The experiment outcomes provide information about different quantum states of a molecule, which will help to understand a molecule's properties and function at the most elemental level. The knowledge will eventually help to understand and then make new materials as catalysts, electronics, and other photonic materials. This interdisciplinary project provides broad research training for graduate and undergraduate students in Professor Raschke's lab. They will also have the opportunity to participate in community outreach and experience technology transfer to industry. In order to gain the spectroscopic access into the nano- to molecular length scales and their dynamics, a combination of novel near-field optical scanning probe microscopy modalities is developed and applied. In nonlinear and ultrafast nano-imaging using femtosecond four-wave mixing and photo-current spectroscopy the coupled electronic and vibrational quantum dynamics is studied in quantum dots, quantum plasmonic, and strongly coupled plasmon-exciton systems, using femtosecond adiabatic nano-focusing. In variable temperature single molecule nano-Raman spectroscopy, with nano-mechanical tip-sample probing, and tunneling transport conditions, in polyaromatic hydrocarbons and self-assembled monolayer, spectra diffusion, intramolecular vibrational energy redistribution, orientational dynamics, and plasmon hot-electron processes are investigated. This research is advancing basic science while being technology enabling simultaneously providing for the understanding of molecular materials as chemical nano-imaging as the enabling technique is refined. With its interdisciplinary nature this project provides for broad research training for graduate and undergraduate students including their participation in community outreach and technology transfer to industry.
在化学系化学测量和成像项目的支持下,科罗拉多大学博尔德分校的 Raschke 教授计划开发一系列特写(“近场”)光谱和成像技术来研究分子的行为以及他们如何与环境互动。他和他的团队使用创造性方法的组合来以高分辨率(即纳米空间分辨率)测量快速事件(即飞秒时间尺度)。实验结果提供了有关分子不同量子态的信息,这将有助于在最基本的水平上理解分子的性质和功能。这些知识最终将有助于理解并制造新材料,如催化剂、电子产品和其他光子材料。这个跨学科项目为 Raschke 教授实验室的研究生和本科生提供广泛的研究培训。 他们还将有机会参与社区外展并体验技术向行业的转移。 为了获得纳米到分子长度尺度及其动力学的光谱信息,开发并应用了新型近场光学扫描探针显微镜模式的组合。在使用飞秒四波混频和光电流光谱的非线性和超快纳米成像中,使用飞秒绝热纳米聚焦在量子点、量子等离子体和强耦合等离子体激子激子系统中研究耦合电子和振动量子动力学。在变温单分子纳米拉曼光谱中,具有纳米机械尖端样品探测和隧道传输条件,在多环芳烃和自组装单层中,光谱扩散,分子内振动能量重新分布,取向动力学和等离激元热电子过程被调查。这项研究在推进基础科学的同时,随着技术的完善,同时提供了对分子材料(如化学纳米成像)的理解。凭借其跨学科性质,该项目为研究生和本科生提供广泛的研究培训,包括他们参与社区外展和向行业转移技术。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inducing and Probing Localized Excitons in Atomically Thin Semiconductors via Tip‐Enhanced Cavity‐Spectroscopy
通过尖端增强腔光谱感应和探测原子薄半导体中的局域激子
  • DOI:
    10.1002/adfm.202102893
  • 发表时间:
    2021-06-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Hyeongwoo Lee;Inki Kim;Chulho Park;Mingu Kang;Jinseong Choi;Kwang;J. Mun;Yeseul Kim
  • 通讯作者:
    Yeseul Kim
Enhanced Third-Order Optical Nonlinearity Driven by Surface-Plasmon Field Gradients
表面等离子体场梯度驱动的增强三阶光学非线性
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.120.203903
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Kravtsov, Vasily;AlMutairi, Sultan;Ulbricht, Ronald;Kutayiah, A. Ryan;Belyanin, Alexey;Raschke, Markus B.
  • 通讯作者:
    Raschke, Markus B.
Nano‐Cavity QED with Tunable Nano‐Tip Interaction
具有可调谐纳米尖端相互作用的纳米腔 QED
  • DOI:
    10.1002/qute.201900087
  • 发表时间:
    2020-01-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Molly A. May;David Fialkow;Tong Wu;Kyoung;Haixu Leng;J. A. Kropp;T. Gougousi;P. Lalanne
  • 通讯作者:
    P. Lalanne
Ultrastrong plasmon–phonon coupling via epsilon-near-zero nanocavities
通过ε-近零纳米腔实现超强等离子体-声子耦合
  • DOI:
    10.1038/s41566-020-00731-5
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    35
  • 作者:
    Yoo, Daehan;de León;Pelton, Matthew;Lee, In;Mohr, Daniel A.;Raschke, Markus B.;Caldwell, Joshua D.;Martín;Oh, Sang
  • 通讯作者:
    Oh, Sang
Near-Field Enhanced Photochemistry of Single Molecules in a Scanning Tunneling Microscope Junction
扫描隧道显微镜结中单分子的近场增强光化学
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.7b03720
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Böckmann, Hannes;Gawinkowski, Sylwester;Waluk, Jacek;Raschke, Markus B.;Wolf, Martin;Kumagai, Takashi
  • 通讯作者:
    Kumagai, Takashi
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