Диссертация (1103589), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Помимо вышесказанного,важную информацию о физических свойствах системы можно получить,изучая динамику процессов, определяющих оптический отклик, посколькуони напрямую связаны с потенциальным быстродействием системы.Подобный подход хорошо развит на основе оптической методики накачкизондирования, позволяющей получать рекордное временное разрешениедля объемных материалов [26], однако реже применялся для изучениямагнитных наночастиц.Цель работыЦель диссертационной работы состояла в экспериментальномисследовании магнитоиндуцированного линейного и квадратичногооптического отклика металлических магнитных наноструктур, изученииособенностей генерации второй оптической гармоники, связанных свозбуждением плазмонного резонанса, наличием пространственнойнеоднородности намагниченности, а также в исследовании временных8характеристик их оптического отклика.
В рамках цели диссертационнойработы были сформулированы следующие задачи:1. Изучениеспектральныхсвойствквадратичногоимагнитоиндуцированного квадратичного оптического откликамагнитных плазмонных наночастиц цилиндрической.2. Исследование магнитооптического и магнитного нелинейнооптического отклика в структурах с пространственно-неоднороднымраспределениемнамагниченности:трехслойныхструктурахферромагнетик/диамагнетик/ферромагнетик и наночастицах свихревым состоянием намагниченности.3. Исследование динамики оптического и магнитооптического откликапланарного массива магнитных наночастиц.Научная новизна1.
Впервыепроведенаспектроскопиямагнитоиндуированнойвторой оптической гармоники в цилиндрических металлическихнаночастицах, имеющих плазмонный резонанс. Обнаруженоусиление относительной величины магнитоиндуцированного вкладав окрестности совпадения частот второй гармоники и локальногопоаерхностного плазмона.2. Изучены магнитооптический и магнитный нелинейно-оптическийотклик в трехслойной структуре (NiFe)CoFe/Al2 O3 /CoFe.Обнаружен существенный квадратичный по намагниченности вкладв нелинейно-оптический отклик, определяющийся взаимодействиемобменно-связанных слоев ферромагнетика в структуре.3.
Методом генерации второй оптической гармоники исследованыструктурысупорядоченнымвихревымраспределениемнамагниченности. Показано возникновение в такой системедополнительного вклада в нелинейную поляризацию, связанного сналичием магнитного тороидного момента в системе, таким образомпродемонстрированачувствительностьнелинейно-оптическогоотклика к распределению намагниченности на масштабах, сравнимыхс длиной волны.94. Впервые изучена динамика анизотропии в планарном двумерноммассиве металлических магнитных наночастиц на диэлектрическойподложке и выявлены физические механизмы формированияоптического отклика на временах от 1 пс до нескольких наносекунд.Научная и практическая значимостьНаучная и практическая значимость работы состоит в развитиипонимания механизмов, формирующих (магнитоиндуцированный)квадратичный нелинейно-оптический отклик, а также, соответствующихэкспериментальных методик.
Полученные результаты расширяют классструктур и эффектов, изучаемых с применением метода генерации второйоптической гармоники и открывают новые возможности по диагностикеперспективных магнитных наноструктур с использованием уникальныхособенностей данной методики. С практической точки зрения изучавшиесяэффекты могут найти применение при создании оптических сенсоров илимагнитных устройств хранения информации.Защищаемые положения1. Возбуждение локальных поверхностных плазмонов в массивенаностержней никеля приводит к усилению магнитного нелинейнооптического отклика в окрестности совпадения частот второйоптической гармоники и плазмонного резонанса.2. Внелинейнойполяризацииструктурыферромагнетик/диамагнетик/ферромагнетикквадратичныепо намагниченности вклады, в том числе обусловленныевзаимодействием ферромагнитных слоев, могут быть сравнимыми снемагнитными.3.
При генерации второй оптической гармоники в структурах с вихревойнамагниченностью возникает вклад в нелинейную поляризацию,пропорциональный величине магнитного тороидного момента.4. Динамика оптически наведенной анизотропии в двумерной решеткечастиц кобальта на кварцевой подложке определяется четырьмямеханизмами: на временах < 10 пс возбуждением электроновимпульсом накачки; при 20 < < 400 пс модуляцией наведённойв диэлектрике анизотропии акустическими модами металлических10частиц; при > 500 пс возбуждением собственных акустическихмод периодической решетки; возбуждением магнитного состояния,приводящего к сверхбыстрому ( < 1 пс) размагничиванию споследующим восстановлением намагниченности при ∼ 200 пс.Личный вклад Все результаты, представленные в диссертационнойработе, получены автором лично или при его непосредственном участии в“Лаборатории нелинейной оптики наноструктур и фотонных кристаллов”на кафедре квантовой электроники Физического факультета МосковскогоГосударственного Университета им.
М.В. Ломоносова, а также, в группеспиновой динамики университета Радбауд, г. Наймеген, Нидерланды.Обоснованностьидостоверностьрезультатов Результаты,представленные в диссертации, получены на основе многократноповторенных экспериментов, проведенных на современном научномоборудовании с использованием современных методов обработкиэкспериментальных данных. Экспериментальные данные подтвержденырасчетами, основанными на адекватно выбранных физических моделяханализируемых процессов, а также не противоречат результатам другихгрупп исследователей. Результаты исследований неоднократно обсужденына семинарах и доложены на специализированных конференциях попроблемам,связанных с тематикой диссертационной работы. Большаячасть результатов опубликована в международных и российских научныхжурналах. Это позволяет считать полученные результаты обоснованнымии достоверными, а также полностью отвечающими современному мировомууровню исследованийАппробация работы Результаты, представленые в работе обсуждалисьна российских и международных конферциях:1.
Kolmychek I.A., Mitrukovskiy S.I., Krutyanskiy V.L., Nikulin A.A.,Gan’shina E.A., Murzina T.V., Zayats A. Nonlinear optics of magnetic nanostructures. Moscow International Symposium on Magnetism,Москва (2011).2. V. L. Krutyanskiy, S.I. Mitryukovskiy, E.A. Gan’shina, R. Pollard, R.Atkinson, W. Hendren, A. Murphy, A.V. Zayats, T.V. Murzina, "Optical11and nonlinear-optical studies of Ni nanorods", Spin Waves InternationalSymposium, Санкт-Петербург (2011).3. Е. А. Ганьшина, А. В. Заяц, И. А.
Колмычек, В. Л. Крутянский, С. В.Лобанов, Т. В. Мурзина «Линейные и нелинейные магнитооптическиесвойства системы магнитных наностержней», XVI МеждународныйСимпозиум Нанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород(2012).4. V. L. Krutyanskiy, E. A. Gan’shina, I. A. Kolmychek, S.
V. Lobanov,T. V. Murzina, A. P. Murphy, R. Pollard, A. A. Stashkevich, A. V. Zayats «Plasmon-assisted enhancement of the magnetic nonlinear-opticalresponse in nickel nanorods», 3rd International conference on metamaterials, photonic crystals and plasmonics, Париж (2012).5. L.Kryutyanskiy, I.A.Kolmychek, E.A.Gan’shina, T.V.Murzina Nonlinearoptical effects in 2D arrays of magnetic nanostructures, ICONO/LAT,Москва (2013).6. V.L. Krutyanskiy, I.A. Kolmychek, E. V. Skorohodov, B.A. Gribkov,T.V. Murzina, E.A.
Karashtin, "Second harmonic generation in magneticnanoparticles with vortex magnetic state", The 7th International Congresson Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics, Бордо(2013).7. И.А. Колмычек, А.А. Клевцов, В.Л. Крутянский, В.В. Рогов,М.В. Сапожников, Т.В. Мурзина, «Магнитный нелинейнооптический эффект Керра в мультислойных структурахCoFe/парамагнетик/CoFe», XVIII Международный СимпозиумНанофизика и Наноэлектроника, Нижний Новгород (2014).8.
Krutyanskiy V.L., Murzina T.V., Karashtin E.A., Sapozhnikov M.V.,Kolmychek I.A., Fraerman A.A., "Optical second harmonic generationin nanostructures with inhomogeneous magnetization", Moscow International Symposium on Magnetism, Москва (2014)9. Мурзина Т.В., Колмычек И.А., Крутянский В.Л., НикулинА.А., Караштин Е.А., Сапожников М.В., Фраерман А.А."Генерация оптической второй гармоники в ферромагнитныхнаноструктурах с неоднородным распределением намагниченности",12XIX Международный симпозиум Нанофизика и наноэлектроника,Нижний Новгород (2015)Основные результаты опубликованы в следующих работах:1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
