Abstrakt
Molekulare Schwingungen koppeln nur schwach an sichtbares Licht, weisen geringe Wechselwirkungen auf und werden daher in der nichtlinearen Optik oft vernachlässigt. Wir zeigen hier, dass die extreme Einschränkung durch plasmonische Nano- und Piko-Resonatoren die optomechanische Kopplung so stark verstärken kann, dass intensive Laserbestrahlung die molekularen Bindungen drastisch aufweicht. Dieses optomechanische Pumpregime erzeugt starke Verzerrungen des Raman-Schwingungsspektrums, die auf enorme Verschiebungen der Schwingungsfrequenzen durch einen optischen Federeffekt zurückzuführen sind, der hundertfach größer ist als in herkömmlichen Resonatoren. Die theoretischen Simulationen, die die multimodale Nanoresonator-Antwort und die durch das Nahfeld induzierten kollektiven Phononenwechselwirkungen berücksichtigen, stimmen mit dem experimentell beobachteten nichtlinearen Verhalten in den Raman-Spektren von Nanopartikel-auf-Spiegel-Strukturen überein, die mit ultraschnellen Laserpulsen beleuchtet werden. Darüber hinaus zeigen wir Hinweise darauf, dass plasmonische Piko-Resonatoren es ermöglichen, den optischen Federeffekt in einzelnen Molekülen bei kontinuierlicher Beleuchtung zu untersuchen. Die Anregung des kollektiven Phonons im Nanokavität ebnet den Weg zur Kontrolle reversibler Bindungserweichung sowie irreversibler chemischer Reaktionen.
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