Fluoreszenzdetektiertes Schalten im optischen Nahfeld

Abstract

In dieser Abhandlung wird ein neuer Ansatz für hochdichte optische Speichersysteme auf Basis isolierter, dicht gepackter, photochromer Nanostrukturen (Dots) überprüft und weiterentwickelt. Zum Nachweis der dicht gepackten Fulgid-Nanostrukturen mit Strukturabständen weit unterhalb des Beugungslimits über deren Fluoreszenemission wurde ein multifunktionales Raster-Mikroskopiesystem (Konfokal, AFM, SNOM) entwickelt und aufgebaut. Als Sonde werden geätzte Glasfaserspitzen verwendet. Die Fluoreszenzeigenschaften der verwendeten Fulgide bei Raumtemperatur werden bestimmt. Die Korrelation zwischen Schaltzustand und Fluoreszenzemission des C-Isomer der Fulgide wird nachgewiesen. Schaltexperimente an unregelmäßig strukturierten Fulgid-Schichten zeigen die prinzipielle Eignung des Konzepts. An regelmäßig angeordneten Strukturen werde in programmgesteuerten Speicherversuchen Informationen reversibel in die einzelnen Speicherzellen geschrieben, gelesen und gelöscht. Für kleinste Fulgid-Strukturen in hexagonaler Anordnung mit einem Strukturabstand von 0.100µm ergibt sich eine Speicherdichte von 173GBit=in². Aufgrund der Anordnung treten in hochauflösenden SNOM-Messungen Überlagerungseffekte auf. Diese werden mit Hilfe der FEM in der Simulation untersucht, analysiert und erklärt. Eine Alternative zu Apertur-Sitzen im SNOM stellen lokal emittierende Lichtquellen dar. Ein Nanodiamant mit Stickstoff-Defekt-Zelle eignet sich als Emitter. Die Wechselwirkung mit einer Gold-Struktur wird in der FEM simuliert und experimentell bestätigt.