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Near-Field Optics of Localized Surface Plasmons

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Chapter 1Neareld optics 1.1 IntroductionThe capability to image samples with very high magnication is a key demand in many scienticdisciplines, e.g. in life- as well as in materials science, both for fundamental research and forpractical applications. Traditionally, due to historical reasons and ease of operation the opticalmicroscopes have been the most widely used instruments, despite the limitations in resolution (seeSection 1.2). During the last century, rst the electron based microscopes, namely TransmissionElectron Microscope (TEM) [14] and Scanning Electron Microscope (SEM) [15], have increasedthe attainable resolution in the 1930s. This was possible thanks to the particlewave dualism ofelectromagnetic radiations: while lightismade of photons, the electrons can be seen in turn aswaves with de Broglie wavelength  = h=mv (h Planck constant, m and v mass and speed of theelectrons, respectively). From this relation we can derive that if the particles used as a probe for thesample are electrons instead of photons, for the same single particle energy the involved wavelengthis much smaller: for example at 1 eV a photon has a wavelength  =1.2 m while for an electrone=1.2 nm. Therefore, whereas the diraction limit to the resolution still holds its numericalvalue is in practice much smaller. Later on, in the 1980s the development of new scanning probetechniques, namely Scanning Tunneling Microscope (STM) [16] and Atomic Force Microscope(AFM) [17], has allowed to reacheven atomic resolution, mainly based just on the probe tip size.On the other hand, all the above mentioned non-optical microscopes either are invasive or putstrict constraints on the sample properties or preparation techniques. Moreover, the possibilitytoperform investigations of optical spectroscopy and to study optical polarization properties havebeen lost in these instruments. For this reason, in the last 20 years a growing interest has beendevoted to the so-called neareld optical microscopy, originated from a gedanken experimentbySinge [18] put into practice only almost 60 years later, by means of the rst, original ScanningNeareld Optical Microscope (SNOM) setup [19,20]. Neareld (NF) optical microscopy triesto put together the local probe principle and the scanning technique of STM and AFM with thecapabilities associated with a light probe. More and more variants have been appearing over theyears, and nowadays we really begin to speak of NF optical spectroscopy(seee.g.Refs. [21,22]). 1
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Near-Field Optics of Localized Surface Plasmons

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Informazioni tesi

  Autore: Marco Salerno
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Doktor der Naturwissenschaften
Anno: 2002
Docente/Relatore: Joachim Krenn
Correlatore: AlfredLeitnerFranzAussenegg
Istituito da: Karl-Franzens Universität
Dipartimento: Institut fuer Experimentalphysik - Nano-optics
  Lingua: Inglese

FAQ

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Parole chiave

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near-field
optical
photonics
plasmons
pstm
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