Вещество удалось структурировать импульсами света

Российские физики использовали полностью оптический способ структурирования вещества в наноразмерном масштабе. Они применили сфокусированные лазерные импульсы кольцевой формы и создали параболические наноантенны и их массивы в тонкой золотой пленке. Результаты опубликованы в журнале Optics Letters.

Пространственно модулированные (или так называемые структурированные) лазерные лучи становятся универсальными оптическими инструментами в современной нанофотонике. Эта отрасль посвящена физическим процессам взаимодействия световых полей и нанометровых объектов, согласованных по симметрии, масштабам и оптическому спектру. Нанофотоника применяется в создании плазмонных наносенсоров, распознающих различные биологические и химические вещества, в том числе вредные или опасные.

Ученые структурировали тонкую пленку из золота низкоэнергетическими фемтосекундными лазерными импульсами кольцевой формы. Изменение их энергии гибко управляет процессом. С помощью остросфокусированных пространственно-структурированных импульсов в пленке создают отверстия («плазмонный отражатель») с золотыми нанодисками («плазмонными антеннами») внутри. В результате получаются «параболические» наноантенны.

Сверху на них нанесли монослой красителя, способного фотолюминесцировать — светиться при воздействии на него света разных длин волн. Физики приложили к получившимся наноантеннам оптическое поле с согласованными размерами луча, неоднородными поляризацией (ориентацией векторов напряженности электрического и магнитного полей) и спектром. Это вызвало ультранизкоэнергетическое плазмонное возбуждение свечения в слое красителя (но без испарения жидкости). Ученые использовали плазмонные моды (особый вид колебаний) пленки, которые «отражатель» собирает на «антенну», что и вызывает люминесценцию. Оптическое поле лазерного излучения на нанодиске-антенне многократно усиливалось фокусированными плазмонными полями колебаний электронов с той же частотой в золотой пленке.

«Мы продемонстрировали замечательную возможность применения полностью оптического подхода для структурирования вещества в наномасштабе и эффективного плазмонного нанозондирования. Результат показывает новые возможности, которые открывает усиливающий эффект взаимодействия структурированного света и структурированного вещества», — поясняет Светлана Хонина, профессор кафедры технической кибернетики и ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории автоматизированных систем научных исследований Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева, главный научный сотрудник Института систем обработки изображений РАН.

В работе принимали участие ученые Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва), Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики, Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева, Института систем обработки изображений федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН (Самара), Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Москва), Института автоматизации и управления процессами ДВО РАН (Владивосток), Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (Владивосток).

Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.