Dissertation:
Mikroskopie mit einem einzelnen Molekül als Lichtquelle

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2000
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Michaelis, Jens
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Microscopy with a single-molecule light-source
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Dissertation
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Abstract
The aim of the work was to use a single molecule as both a point-source and point-detector for
the intensity-distribution in confined geometries. To acchieve this, the techniques of
single-molecule spectroscopy and scanning probe microscopy were combined, so that both
the high spectral sensitivity of a single molecule and the high positioning accuracy of a
scanning probe microscope could be used. Such a single-molecule light-source was used for
the very first time for optical microscopy, a novel method which could allow in the future to
push the resolution in optical microscopy down to the molecular level.
Summary in another language
Ziel der Arbeit war die Verwendung eines einzelnen Moleküls als
Punktquelle und -detektor für die Intensitätsverteilung in
eingeschränkten Geometrien. Hierzu wurden die Techniken der
Einzelmolekülspektroskopie mit denen der Rastersondenmikroskopie
verbunden, wodurch die hohe spektrale Sensitivität eines einzelnen
Moleküls mit einer hohen Positioniergenauigkeit kombiniert wird.
Eine solche Einzelmolekülsonde konnte dabei erstmals als
Lichtquelle für die optische Mikroskopie eingesetzt werden, eine
Methode mit der es in Zukunft vielleicht möglich ist, die optische
Auflösung bis in den molekularen Bereich zu verbessern.

Zur Präparation einer Einzelmolekülsonde wurden mit Terrylen
dotierte Mikrokristalle durch Sublimation hergestellt. Die
Kristalle wurden bei Raumtemperatur auf Form und Dotierung
untersucht, wozu ein konfokales Mikroskop aufgebaut wurde.
Geeignete Kristalle wurden unter Verwendung der
Scherkraftabstandsregelung an geätzte Glasfaserspitzen geklebt. An
derartigen Sonden wurden bei kryogenen Temperaturen einzelne
Moleküle spektroskopisch ausgesucht und deren spektrale- und
Photostabilität untersucht. Hierzu wurde ein kombiniertes
optisches- und Rastersondenmikroskop entwickelt, das bei T=1.4K
arbeitet.

Zur Demonstration, dass ein einzelnes Molekül als lokale Sonde für
externe Feldverteilungen verwendet werden kann, wurde die
Intensität einer optischen Stehwelle mit einem einzelnen Molekül
als Punktsensor abgebildet. Desweiteren wurde ein
Beugungsexperiment mit dem Fluoreszenzlicht des einzelnen Moleküls
durchgeführt; das Ergebnis zeigt ein zweidimensionales
Beugungsmuster, das durch die Interferenz einzelner Photonen
entsteht.

Den zentralen Teil der Arbeit bilden Experimente zur optischen
Mikroskopie mit einem einzelnen Molekül als Lichtquelle. Hierzu
wurde die in dieser Arbeit entwickelte Einzelmolekülsonde
verwendet und in einer konstanten Höhe über ein zweidimensionales
Gitter gerastert.
Subject (DDC)
530 Physics
Keywords
Scherkraft , Single-molecule spectroscopy , optical near-field microscopy , scanning probe microscopy , terrylene , cryogenic scanning probe microscopy
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Cite This
ISO 690MICHAELIS, Jens, 2000. Mikroskopie mit einem einzelnen Molekül als Lichtquelle [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
BibTex
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July 24, 2000
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