Optische Spektroskopie von Graphen und niederdimensionalen Kohlenstoffsystemen

Kohlenstoff kann in unterschiedlichen strukturellen Geometrien auftreten: als dreidimensionales Graphit, als eindimensionale Nanoröhren, als nulldimensionale Fullerene und als das 2004 entdeckte zweidimensionale Graphen.

Seit dem Nobelpreis für Physik im Jahre 2010 hat sowohl das öffentliche als auch das wissenschaftliche Interesse an Graphen stark zugenommen. Dies liegt vor allem an den ausgezeichneten elektrischen (ausgezeichneter Stromleiter), optischen (transparent) und mechanischen (extrem reißfest) Eigenschaften, die eine Vielzahl von neuartigen Anwendungen mit sich bringt. Hierzu zählen vor allem transparente Elektroden, die z.B. in faltbaren Touchscreens oder Solaranlagen Verwendung finden könnten.

In dieser Arbeitsgruppe interessieren wir uns für die optischen und mechanischen Eigenschaften (Schwingungseigenschaften) von diesen Materialsystemen. Hierzu benutzen wir ein einmaliges Setup, ein UV-optimiertes Ramanspektrometer mit durchstimmbaren (vom IR bis ins tiefen UV) Laseranregungen.

Dies ermöglicht uns mithilfe eines Ramanprozesses zweiter Ordnung sowohl die elektronische Bandstruktur als auch die Phononendispersion direkt auszumessen. Dies ist vor allem interessant, um die Wechselwirkung von zweidimensionalen Systemen mit Substraten oder auch anhängenden Molekülen und Clustern zu verstehen.

Zudem ermöglicht oben genannter Aufbau den Zugang zu sogenannten Sattelpunkt-Exzitonen, die sich nur mit sehr hohen Anregungsenergien (ca. 4.7 eV) anregen lassen.

Betreuer: Felix Herziger [2]; Asmus Vierck [3]

Ansprechpartnerin: Prof. Dr. J. Maultzsch [4]