Нелинейно-оптические эффекты в магнитных плазмонных наноструктурах (1104071), страница 5
Текст из файла (страница 5)
6, (б). Видно, что нанодиски хаотическирасположены на подложке и занимают примерно 20-30% площади поверхности.Спектры поглощения (рис. 6, (в)) образцов демонстрируют максимумы поглощения при энергиях 2 и 2.1 эВ в нанодисках диаметром 110 и 60нм, соответственно, вследствие возбуждения плазмонных резонансов.В нелинейно-оптических исследованиях ВГ на длине волны 532нм лежит в спектральной области возбуждения плазмонного резонанса.18Рис. 6.(а) Строение нанодиска; (б) изображение поверхности образца нанодисков диаметром 110 нм; (в) спектры поглощения образцов нанодисков диаметром 60 нм (выколотыесимволы) и 110 нм (сплошные символы).Источниками генерации являются границы раздела золото/кобальт, кобальт/золото, воздух/золото, а также, торцы нанодисков, где нарушенаинверсная симметрия.В §3 экспериментально показано, что ВГ в нанодисках диаметром 110нм является преимущественно когерентной, а в нанодисках диаметром 60нм - полностью некогерентной, т.е.
в форме гиперрелеевского рассеяния.Такое различие в механизмах генерации ВГ в двух исследуемых образцахсвидетельствует о чувствительности процесса генерации ВГ к характерному масштабу пространственной неоднородности. В представленных экспериментах этим масштабом является средний диаметр нанодисков и ихвысота.В §5 приведены результаты исследования магнитных нелинейнооптических свойств нанодисков диаметром 110 нм и референсной сплошной трехслойной пленки. Отметим, что магнитоиндуцированный вклад ВГвозникает на интерфейсах золото/кобальт и кобальт/золото, а также отграницы кобальт/воздух на торцах нанодисков.Как уже было показано, в нелинейной оптике характеристикой маг magn |нитных свойств структуры является величина ξ2ω = |E|E2ω cr | .
Для ее опреде2ωления были измерены значения магнитного контраста ВГ, а также определен фазовый сдвиг Φ2ω между интерферограммами при противоположныхнаправлениях магнитного поля. Далее по формулам (2) были вычисленызначения ξ2ω и φ2ω при различных углах падения накачки на образец θ0. Экпериментальные зависимости ξ2ω (θ0) и φ2ω (θ0) (рис.
7) демонстрируют качественные различия. Так, величина ξ2ω в нанодисках растет с увеличениемугла падения, а в референсной пленке уменьшается. В графике φ2ω (θ0) наблюдается немонотонная зависимость для нанодисков и монотонный спаддля референсной пленки. Вследствие идентичности геометрической структуры референсной пленки и нанодисков, обнаруженные различия связаныс модификацией магнитоиндуцированного и кристаллографического полейна частоте второй гармоники в области плазмонного резонанса.
Факторылокального поля, описывающие усиление падающего поля накачки внут-19Рис. 7.Зависимости (а) ξ2ω и (б) φ2ω от угла падения накачки на образец для нанодисков(выколотые символы) и референсной пленки (сплошные символы).ри нанодиска, различны при различных углах падения света на образец.Кроме того, различная пространственная локализация магнитных и немагнитных нелинейных источников, обуславливает различия в тензорах нелинейной восприимчивости и факторах локального поля.В заключительной части диссертационной работы сформулированы основные выводы по результатам работы и приведен список цитируемойлитературы.Основные результаты и выводы В рамках диссертационной работы получены следующие основные результаты:1.
Методами линейной и нелинейной магнитооптики исследованымагнитные свойства серии образцов планарных наноструктур кобальт/золото на кремниевой подложке с толщиной слоя кобальта вдиапазоне от 0.7 до 15 нм. При длине волны излучения накачки 1064нм в диапазоне массовой толщины кобальта dCo = 1 − 2 нм, соответствующей образованию островковой структуры, обнаружено возрастание интенсивности квадратичного отклика (в 3 раза), а также, эффективной магнитоиндуцированной компоненты квадратичной восприимчивости (в 2 раза), по сравнению с аналогичными величинамив образцах со сплошной структурой слоев, при dCo = 10 − 15 нм. Возможным механизмом такого усиления является возбуждение локальных поверхностных плазмонов и возрастание локальных оптическихполей на частотах зондирующего излучения и второй гармоники вметаллических наноостровках.2.
В наночастицах “ядро/оболочка” (γ-Fe2O3/Au), демонстрирующихрезонансное возбуждение локальных поверхностных плазмонов вспектральном диапазоне 560-570 нм, методами безапертурного и апертурного z-сканирования исследованы эффекты самовоздействия света (нелинейное поглощение и самофокусировка), максимальная интенсивность на образце составляла 20-25 МВт/см2.
Обнаружено, чтов спектральной области зондирующего излучения, соответствующей20возбуждению плазмонной моды, величина коэффициента нелинейнойрефракции увеличивается на порядок и достигает значения 5 · 10−13м2/Вт.3. В наночастицах “ядро/оболочка” (оксид железа/золото) исследованагенерация второй гармоники при длине волны падающего излучения1064 нм, то есть, в спектральной области плазмонного резонанса ВГ.Обнаружено, что генерация ВГ происходит в форме гиперрелеевского рассеяния.
При приложении магнитного поля 2 кГс в геометрииэкваториального магнитного нелинейно-оптического эффекта Керраобнаружена частичная когерентность зеркально рассеянного сигнала. Экспериментально обнаружен магнитный контраст ВГ в диффузных направлениях рассеяния. Максимум диффузного магнитоиндуцированного квадратичного отклика наблюдается при угле рассеянияпримерно 30-35◦ (угол падения составлял 45◦ ), при этом магнитныйконтраст ВГ достигает 15%.4.
Исследованы нелинейно-оптические свойства двух различных образцов нанодисков золото/кобальт/золото с толщинами 6 нм/10 нм/16нм и диаметром 60 нм и 110 нм, где возбуждение плазмона наблюдается на длине волны примерно 580-600 нм; и референсной сплошнойпленки с такими же параметрами структуры. Показано, что уменьшение размера нанодисков от 110 нм до 60 нм приводит к изменению характера генерации ВГ на частоте 532 нм, лежащей вблизиплазмонного резонанса, от преимущественно когерентной к гиперрелеевскому рассеянию. Показано, что в геометрии экваториального магнитооптического эффекта Керра в нанодисках диаметром 110нм наблюдаются существенные различия в зависимостях амплитудыи фазы относительной величины магнитоиндуцированного вклада вквадратичную восприимчивость от угла падения накачки на образец.
Различия обусловлены изменениями в магнитоиндуцированныхи немагнитных компонентах квадратичной восприимчивости при возбуждении локальных поверхностных плазмонов в нанодисках.Основные результаты опубликованы в следующих работах:1. Kolmychek I.A., Murzina T.V., Fourier S., Wouters J., Valev V.K.,Verbiest T., Aktsipetrov O.A. Second harmonic generation in core (shell)γ-Fe2O3 (Au) nanoparticles // Solid State Phenomena.
2009. V. 152-153,P. 508–511.2. Мурзина Т.В., Шебаршин А.В., Колмычек И.А., Ганьшина Е.А., Акципетров О.А., Стогний А.И., Новицкий Н.Н., Сташкевич А. Магнетизм планарных наноструктур кобальт-золото на поверхности кремния // Письма в ЖЭТФ. 2009. т. 136, вып. 1 (7), с. 123–134.3. Murzina T.V., Kolmychek I.A., Nikulin A.A., Gan’shina E.A.,Aktsipetrov O.A. Plasmonic and magnetic effects accompanying optical214.5.6.7.8.9.second-harmonic generation in Au/Co/Au nanodisks // JETP Letters.2009.
V.90, № 7, P. 552–556.Kolmychek I.A., Murzina T.V., Fourier S., Wouters J., Verbiest T.,Aktsipetrov O.A. Nonlinear optics of magnetic nanoparticles // Book ofAbstracts of “Moscow International Symposium on Magnetism” (Россия,Москва, июнь 2008). 2008. P. 90–91Kolmychek I.A., Murzina T.V., Aktsipetrov O.A., Cebollada A., ArmellesG. Nonlinear-optical studies of magneto-plasmonic nanosandwiches //Сборник тезисов конференции “Frontiers in Optics: Laser scienceXXIV” (США, Рочестер, октябрь 2008). 2008.
P.118.Мурзина Т.В., Акципетров О.А., Колмычек И.А., Nuida T., OhkoshiS., Verbiest T.. Нелинейная оптика магнитных наноструктур // Сборник трудов симпозиума по когерентному оптическому излучению полупроводниковых соединений и структур (Россия, Звенигород, ноябрь 2008). 2008. V.1, P. 48.Мурзина Т.В., Колмычек И.А., Никулин А.А., Ганьшина Е.А., Акципетров О.А., Cebollada A., Armelles G. Плазмонные эффекты внелинейно-оптическом отклике магнитных наноструктур // Сборник тезисов конференции “Нанофизика и наноэлектроника” (Россия,Нижний Новгород, март 2009). 2009. V.1, P.
98-99.Kolmychek I.A., Murzina T.V., Fourier S., Wouters J., Verbiest T., ValevV.K., Aktsipetrov O.A. Magnetic hyper-Rayleigh scattering in core (shell)nanoparticles // Сборник тезисов конференции “Spin Waves” (Россия,Санкт-Петербург, июнь 2009). 2009. P. 60.Kolmychek I.A., Murzina T.V., Aktsipetrov O.A.. Nonlinear magnetooptical transversal Kerr effect in magneto-plasmonic nanosandwiches //Proceedings of SPIE, conference “Plasmonics: Metallic Nanostructuresand Their Optical Properties VII” (США, Сан-Диего, август 2009).2009.
V.7394, P. 739424.Список цитируемой литературы[1] Bloembergen N., Pershan P.S. Light waves at the boundary of nonlinearmedia// Phys. Rev. 1962. Vol. 128. P. 606–622.[2] Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики// М. Наука. 1989.[3] Gangopadhyay P., Gallet S., Franz E., Persoons A., Verbiest T. Novelsuperparamagnetic core (shell) nanoparticles for magnetic targeted drugdelivery and hyperthermia treatment// IEEE Trans. Magnetics. 2005. Vol.41. No.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
