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LBT - Lebensmittel und Biotechnologie • Thema anzeigen - Prüfungsfrage Nanomenhirs
Ein neues Thema erstellen Auf das Thema antworten  [ 6 Beiträge ] 
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 Betreff des Beitrags: Prüfungsfrage Nanomenhirs
 Beitrag Verfasst: 18.11.2013, 18:27 
Eprouvettenschüttler/in
Eprouvettenschüttler/in

Registriert: 07.01.2008, 16:21
Beiträge: 117
Hab da mal eine Frage zu den Nanomenhirs (="nanostructures embedded in nanocavities"). Irgendwie kommt da laut seiner Skizze, die er auch publiziert hat (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl403445f), das p-polarisierte Licht von oben, durch die Luft, und regt dann auf magische Art und Weise die Plasmonen an.

1. laut Kretschmann-Konfiguration sollte das Licht eigentlich von unten kommen, durch das Glas, damit man mal einen genügend großen Wellenvektor k hat, sodass die evaneszente Welle des Lichts dann das Plasmon anregen kann, und falls das Metall dünn genug ist, die Evaneszenzwelle sogar noch die Luft und die Spitze der Pyramide erreicht.

2. laut Otto-Konfiguration kommt das Licht von oben durch die Luft an das Metall (würde passen), nur leider müsste dann aber noch ein Glaskörper (Prisma) eingezeichnet sein, das nur wenige 100nm vom Metall entfernt ist, damit die evaneszente Welle überhaupt noch zum Metall kommt.

Welches stimmt denn nun? Ich persönlich denke man nimmt die etwas schwierige Otto-Konfiguration, da die Evaneszenzwellen sonst nicht durch das ganze Dreieck zur Spitze kommen... scheint mir zu dick zu sein.

Laut einer Folie kann man den Einfallwinkel des Lichts verändern, sodass man entweder die Basis des Gold-Dreiecks oder die Spitze anregen kann (von welcher Seite steht da auch nicht genau, die Zeichnung impliziert von oben).

Letzte Nanomenhir-Folie:
Kommt nun ein Liposom daher und setzt sich an die Spitze, kann das Plasmon an der Spitze (ich denke, die 2 Plasmonen an der Basis werden sowieso verdeckt) nicht mehr angeregt werden und das Licht wird reflektiert, anstatt "absorbiert" (ist ja keine Absorption in dem Sinne) zu werden. Damit hab ich ein Signal in Form einer "nicht verschluckten" Wellenlänge.

Hab ich das richtig verstanden? Is leider ein bisschen wenig Text dabei.

Lg

Edit: http://www.youtube.com/watch?v=o8d46ueAwXI ein schönes Video über SPR. Nur noch eine Frage, in dem Video heißt es: "the refractive index... changes, altering the angle of minimum reflected intensity. The change in SPR angle is proportional to the mass of material bound".
Heißt das, dass unterschiedliche Wellenlängen verschluckt werden, sobald etwas bindet, oder heißt das, dass eine gewisse Resonanz-Wellenlänge verschluckt wird und sich der Winkel dieser spezifischen Wellenlänge ändert? (Leider sprechen die immer nur von Resonanz-Winkeln, aber die Wellenlänge des Lichts muss doch auch eine Rolle spielen..? Tendiere zu Letzterem)
Dazu noch ein Video: http://www.youtube.com/watch?v=sM-VI3alvAI


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 Betreff des Beitrags: Re: Prüfungsfrage Nanomenhirs
 Beitrag Verfasst: 21.11.2013, 08:20 
Versuchskaninchen
Versuchskaninchen
LBT User Foto

Registriert: 26.08.2008, 20:31
Beiträge: 68
Wohnort: Wr. Neudorf
Hy,

die Frage ist ob man das so genau überhaupt wissen muss. Ich denke nicht, dass bei der Prüfung hier so ins Detail gegangen wird wie du nes hier machst. Aber mein Beitrag zu deinen Fragen:

bei der SPR-Technik wird in der Praxis die Kretschman-Konfiguration genutzt.
Beim Nanomenhir-Sensing dürfte die Otto-Konfiguration angewendtet werden. Auf der vorletzten Folie in den Unterlagen zum NMS kann man sich das vielleicht einfacher vorstellen, wenn man die beiden Abbildungen um 90° nach links dreht. Dann sieht man, dass das Licht von oben auf die Glasfläche trifft. Durch Variation des Einfallswinkels erreicht man unterschiedliche hot spots des Dreiecks. Wichtig ist zu wissen, dass es hier zwei Resonanzwellen gibt, die an der Basis und die an der Spitze. Sitzt jetzt nun so ein Liposom an der Spitze wird je nach Winkel die Basis mehr oder weniger verdeckt. (Ich denke nicht, dass die Basis komplett verdeckt wird!.). Die Wellenlänge wird nicht geschluckt sondern reflektiert. Man misst keine Absorptionen sondern Reflexionen! Zusammenhang mit Einfalls-/Ausfallswinkeln und Brechungsindizes.......

Reimhults Graphik in der Publikation ist ganz primitiv und soll denke ich nur veranschaulichen, dass man es überhaupt mit einer Lichtanregung zu tun hat....

Ich hoffe ich konnte ein wenig helfen, garantiere aber keine 100%ige Richtigkeit da das Nanomenhir Sensing eine ganz junge Technik ist und somit entsprechende Literatur fehlt.

Liebe Grüße
Tom 8)


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 Betreff des Beitrags: Re: Prüfungsfrage Nanomenhirs
 Beitrag Verfasst: 21.11.2013, 15:41 
Eprouvettenschüttler/in
Eprouvettenschüttler/in

Registriert: 07.01.2008, 16:21
Beiträge: 117
Danke für deine Antwort! Ja, die Nanomenhir-Methode ist leider zu ungenau erklärt. Da müsste man ihn fragen.

Zu der letzten Frage meines ersten posts (SPR):

Zitat:
Heißt das, dass unterschiedliche Wellenlängen verschluckt werden, sobald etwas bindet, oder heißt das, dass eine gewisse Resonanz-Wellenlänge verschluckt wird und sich der Winkel dieser spezifischen Wellenlänge ändert? (Leider sprechen die immer nur von Resonanz-Winkeln, aber die Wellenlänge des Lichts muss doch auch eine Rolle spielen..? Tendiere zu Letzterem)


Beides! Das sind die 2 Möglichkeiten des Versuchsaufbaus (siehe unten, Möglichkeit 1 und 2)

Um ein Plasmon (=longitudinale Schwingung des Elektronengases) mit Licht anregen zu können, müssen sich die Dispersionskurven der beiden schneiden.

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/ ... vscml.html

Man benötigt also eine richtige Frequenz und eine richtige Wellenzahl. Das Problem: Wie bringt man die Kurven dazu, sich zu schneiden? Oder anders gesagt: Wie kann man die Plasmonen anregen?

Zuerst muss man mal die Polarisation des Lichts bedenken, nur eine p-polarisierte Transversalwelle (nur Transversalwellen können polarisiert sein) kann an eine longitudinale Schwingung koppeln.

http://www1.physik.uni-greifswald.de/le ... andout.pdf
Auf Seite 2 die Grafik und Definition von s- und p-polarisiertem Licht.

Man kann sich das grafisch so vorstellen, dass das p-polarisierte Licht wie ein geschwungener Hammer auf die Oberfläche zu steuert und dadurch seinen Impuls übertragen kann, während s-polarisiertes Licht den Hammer "seitlich" (von links nach rechts anstatt von oben nach unten) schwingt und die Oberfläche nur streift.

Den Rest kann man sich (fast) aussuchen:

1. Möglichkeit: Frequenz (bzw. Wellenlänge) festlegen und über die Wellenzahl (genauer: den Winkel) steuern. Und da die Wellenzahl (kx) von k und dem Einfallswinkel abhängt, kann ich sie über die beiden steuern. Hier gibts jetzt aber ein Limit: Licht, das sich in Luft ausbreitet, hat selbst bei einem theoretischen Maximalwinkel von 90° (sin90 = 1) noch immer eine zu kleine Wellenzahl kx, weil k einfach zu klein bleibt. Lösung: Ich lasse mein Licht durch ein "höher-brechendes" und damit "höher-permittives" Medium, ein Prisma, laufen (http://de.wikipedia.org/wiki/Permittivi ... vit.C3.A4t), dadurch erhöht sich k, denn:

k = (ω/c)* Wurzel(εrel)

ω = Plasmafrequenz
εrel = relative Permittivität (generell gibt die Permitittivität die Durchlässigkeit eines Mediums für elektrische Felder an; die relative Perm. sagt uns, um das Wievielfache sich zwei gegensätzliche Ladungen im Medium weniger/schlechter anziehen als im Vakuum, in Wasser um das ca. 80-fache bzw. dh. Reduktion der Anziehung auf 1/80), laut obigem Wikipedia-link für transparente Stoffe: εrel = n² (von Maxwell entdeckt)

Ergebnis: Jetzt kann man das Plasmon nur mehr durch Verändern des Winkels anregen (=Resonanzwinkel), da man das k ja hoch genug gewählt hat, damit das Licht (nur!) über die evaneszenten Felder das Plasmon anregen kann.

2. Möglichkeit: Winkel festlegen und verschiedene Frequenzen (weißes Licht) verwenden. Vorraussetzung ist auch hier wieder, dass k hoch genug ist, also das Licht durch z.B. ein Prisma geschickt wird.

Die Bilder zu den beiden Fällen gibts hier: http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/ ... vscml.html


Zuletzt geändert von Lycaon am 28.11.2013, 18:37, insgesamt 2-mal geändert.

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 Betreff des Beitrags: Re: Prüfungsfrage Nanomenhirs
 Beitrag Verfasst: 22.11.2013, 12:47 
Versuchskaninchen
Versuchskaninchen
LBT User Foto

Registriert: 26.08.2008, 20:31
Beiträge: 68
Wohnort: Wr. Neudorf
Wie schon gesagt, so genau müssen und können wir das gar nicht wissen. Zitat Reimhult: "The lecture notes is the material used for examination and sufficient to pass the course. Since there is no course book to further explain the material attendance of the lectures is recommended".

Aber ich merke du bist da ein ziemlicher Freak :mrgreen:


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 Betreff des Beitrags: Re: Prüfungsfrage Nanomenhirs
 Beitrag Verfasst: 23.11.2013, 11:25 
Versuchskaninchen
Versuchskaninchen

Registriert: 02.11.2008, 11:41
Beiträge: 25
a) ich bin mir auch ziemlich sicher, dass das zu sehr ins detail geht.

b)
Lycaon hat geschrieben:
Welches stimmt denn nun? Ich persönlich denke man nimmt die etwas schwierige Otto-Konfiguration, da die Evaneszenzwellen sonst nicht durch das ganze Dreieck zur Spitze kommen... scheint mir zu dick zu sein.
Ich verstehs zwar ned wirklich, aber ich bin mir relativ sicher: weder noch!

In dem frei zuzgänglichen pdf. das die Zusatzinformationen zu seiner Publikation beihaltet ist in der gesamten Versuchsanordnung kein Prisma zu finden: http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/n ... si_001.pdf

Und auch im Volltextpaper das ich nur überflogen habe, wär mir davon nix aufgefallen.

Wie gesagt, ich kann keine zufriedenstellende Erklärung liefern, aber ich denke, dass die Folie 41 / Lecture 3 dich evtl. auf die richtige Fährte führen könnte, aber wie gesagt, wirklich verstehen tu ichs ned.


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 Betreff des Beitrags: Re: Prüfungsfrage Nanomenhirs
 Beitrag Verfasst: 24.11.2013, 13:47 
Eprouvettenschüttler/in
Eprouvettenschüttler/in

Registriert: 07.01.2008, 16:21
Beiträge: 117
Stimmt, da steht nix von einem Prisma, nur vom Polarisator. Laut der Folie L3/42 gibt es 3 Möglichkeiten, kx (Moment) zu erhöhen (hab ich bis jetzt übersehen).

1. Prisma
2. Streuung aufgrund topologischer Defekte die kleiner als die verwendete Wellenlänge sind, z.B. Löcher oder Erhebungen
3. periodische Riffelung (müsste die richtige Übersetzung sein), die Licht beugt

Wie das genau funktioniert werde ich mir vor der Prüfung wohl nicht mehr anschauen ;)


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