Физика

Вещество удалось структурировать импульсами света

wallpapersafari.com

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.

Изображения (полученные сканирующим электронным микроскопом) структурированных массивов микроотверстий с наночастицами в центре, образующиеся при увеличении энергии импульса.

S. I. Kudryashov et al. / Optics Letters 2019

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.