Plasmonik: Grundlagen und Anwendungen
Plasmonics: Fundamentals and Applications

Modul PH2119

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH2119 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2119 ist Jonathan Finley.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Nano-optics and nano-photonics are generic terms that describe the interaction of light with matter over lengthscales close to, or below, the optical wavelength. This encompasses either systems in which the light-field is confined into dimensions that are much smaller than its wavelength or confining matter to nanoscale dimensions and studying its interaction with electromagnetic fields. In this module we will explore a wide range of exciting current research topics in nano-optics and the physics of nanoscale solids. We will see how materials that are engineered on the nanoscale can dramatically change the way light propagates, behaves and interacts with matter. The course will consist of lectures, seminar and coursework that highlight the fundamentals of the field, drawing on examples from the research literature.

Lernergebnisse

After successful participation in this module the student is able to:

1. Understand and describe quantiatively the fundamental concepts of electromagnetism in dielectric-metal nanostructures including basic Drude theory and Drude-Lorentz model applied to planar interfaces. 

2. To comprehend and explain the properties of surface plasmon polaritons, explain their polarization properties and be able to describe methods to excite them from the far field using e.g. electron energy loss spectroscopy, via evanescent optical fields (Kretschmann and Otto configuration), and via gratings.  

3. To understand and be able to explain fundamental experimental methods used to excite and probe surface plasmon polaritons in planar interfaces (SPR sensors)

4. To be aware of basic experimental methods used to couple light to surface plasmon polaritons using sub-wavelength apertures, gratings and nanostructured scattering tips.    You will learn about methods such as dark field microscopy, strong focusing and near field microscopy.

5. To understand and be abl to explain how flourescence imaging via proximal emitters can be used to image surface plasmon polaritons.

6. To be able to explain the fundamental properties of localised surface plasmons and quantitatively describe them using Mie theory in the quasi static approximation.  This will allow you to appreciate the connection between the localized plasmon resonance and particle geometry and size.

7. To be able to explain the mechanisms responsible for damping of localized plsamons in metallic nanosystems.

8. To be aware of the applications of particle and void plasmons for e.g. controlling the propagation of light, enhancing incident fields and manipulating spontaneous emission properties of proximal emitters.

9. To be aware of the current research themes in modern plasmonics including waveguiding, sub wavelength focusing, field enhancement, flourescence control, SERS, enhanced photovoltaic devices. 

10. To be able to independently develop a scientific theme with guidance, create a presentation and give a talk as well as judge presentation techniques and apply them.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Plasmonics: Fundamentals and Applications Finley, J.
Mitwirkende: Margapoti, E.
einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

lecture, beamer presentation, board work, exercises in individual and group work, discussion

Medienformen

lecture script, practise sheets, accompanying internet site, complementary literature

Literatur

keine Angabe

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.