Abstracts Category : Other

Enhanced Raman scattering of molecular monolayers

by Wan-Ing Lin

Um hochsensitive rumliche Auflsung zu erreichen, wurden oberflchenverstrkte Raman-Spektroskopie (SERS) und spitzenverstrkte Raman-Spektroskopie (TERS) weiterentwickelt. Das grundlegende Funktionsprinzip ist jedoch noch nicht vollstndig verstanden und auch Experimente dazu fehlen teilweise. In dieser Arbeit habe ich zuerst Gap-mode TERS eingesetzt, bei welcher ein starkes elektromagnetisches Feld es ermglicht, dnne Schichten von sehr schwach streuenden Moleklen zu untersuchen. Mit der Nanometerauflsung von TERS konnte ein auf der Goldoberflche spontan phasen-getrennten, gemischtes Thiolsystem rumlich aufgelst werden, whrend STM die Nanodomnen nicht ber ihre Hhenunterschiede erkennen konnte. Neue Studien deuten auf eine Raman-Verstrkung durch Graphen und Flachgold aufgrund eines chemischen Mechanismus hin. Kupfer Phthalocyanin (CuPc)-Molekle zwischen Graphen und einer flachen Goldoberflche erlauben Elektronenbertragungen in beide Richtungen und damit stellt sich die Frage, ob chemische Verstrkungen von SERS zueinander addiert werden knnen. Die Ergebnisse deuten auf eine Kopplung von den zwei einzelnen Oberflchen hin. Es wurde eine 68-fache Verstrkung von geschichtetem CuPc zwischen Graphen und Gold beobachtet, jeweils bezogen auf CuPc auf Glimmer. Zuletzt wurde mittels TERS diese Schichtstruktur untersucht. Molekle, die sich auf der Goldoberflche selbstanordnen und mit Graphen bedeckt worden sind, fungieren als optische Sensoren, bei welchen die Graphenverkapselung die Molekle beschtzt. Auerdem kann eine sehr hohe Raman-Verstrkung mit groer lokaler Auflsung aufgrund der kombinierten Effekte von SERS und TERS herbeigefhrt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Spitze, die Graphen-verstrkte Raman-Streuung (GERS) zustzlich um vier Grenordnungen verbessern kann, aber Gap-mode TERS abschirmt. The quest to achieve ultrahigh sensitivity, surface specificity and high spatial resolution has led to the development of plasmon- and chemically- enhanced Raman spectroscopy, including techniques such as surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS). However, a lack of fundamentally experimental demonstrations still remains. In this thesis, I firstly used gap-mode TERS, which allows studying even molecularly thin layers of very weakly scattering molecules. With the nanoscale spatial resolution provided by TERS, the spontaneous segregation in a mixed thiol system on a gold surface could be resolved, while scanning tunneling microscopy (STM) could not discern the nanodomains via their apparent height difference. Furthermore, since graphene and a flat gold surface both were known to provide some Raman enhancement through mainly a chemical mechanism, sandwiching copper phthalocyanine (CuPc) molecules between graphene and a flat gold surface allowed electrons to be transferred in both directions, and thereby to address the question whether chemical enhancements with different origins in SERS can add to each other. The results suggest that theAdvisors/Committee Members: Rabe, Jrgen P., Zenobi, Renato, Kneipp, Janina.