Jahresbericht 2012 - Forschungszentrum caesar

ForschungsberichteIn den direkt benachbarten Armen der beiden SRR sehen wirnur ein schwaches Signal. Im zweiten Zustand der Mode sinddie Schwingungsrichtungen antiparallel. Jetzt treffen bei denbenachbarten SRR-Armen gleiche Vorzeichen aufeinander;wir sehen im Experiment ein deutliches Maximum (Abbildung 2c).Es sei nochmals angemerkt, dass es sich bei den beiden Moden nichtum Moden unterschiedlicher Ordnungen handelt; es handelt sichhier nur um das Aufspalten der Grundmode.Erhöhen wir die Anzahl der miteinander wechselwirkenden SRR,spaltet sich die Grundmode in weitere Zustände auf. Im Fallevon vier SRR erwarten wir eine Aufspaltung in vier unterschiedlicheZustände. Der energetisch günstigste entspricht dem Fall, dassdie Plasmonen aller vier SRR in die gleiche Richtung schwingen(→→→→, Abbildung 3, erste Zeile). Im zweiten Zustand sinddie Schwingungsrichtungen des ersten und zweiten SRR sowiedes dritten und vierten SRR untereinander parallel angeordnet.Die SRR-Dimere (1/2 und 3/4) stehen antiparallel zueinander(→→←←). Die beiden weiteren physikalisch möglichen Zustände(→←←→ und →←→←) können wir an unserem TEM nicht mehrauflösen; hier messen wir nur einen Zustand.Vom SRR zum MetamaterialEin Lichtstrahl (Laser), der auf einen einzelnen SRR trifft, ändertseine Eigenschaften nur geringfügig. Die meisten Anwendungenvon Metamaterialien benötigen Flächen oder Volumina mittausenden von Nanostrukturen. Wir untersuchen daher auchGitter mit periodisch angeordneten SRR. In Abbildung 4 ist einzweidimensionales Gitter mit 100 x 100 SRR gezeigt. Die beidengezeigten EELS-Karten stammen aus dem Zentrum und der linkenoberen Ecke des Gitters. Wir erwarten bei diesem Gitter 100 x 100= 10.000 verschiedene Zustände der Grundmode. NumerischeSimulationen sind mit dieser Anzahl an Wechselwirkungspartnernüberfordert; eine einzige Berechnung würde Jahre dauern. UnsereDaten zeigen, dass die verschiedenen Moden im Inneren desGitters zu einer breiten Mode hybridisieren: Die einzelnen Modenliegen energetisch so dicht beieinander, dass sie sich nicht mehrauflösen lassen. Sie können als Kontinuum angesehen werden.Jahresbericht 201243