Дисперсійні властивості нелінійності третього роду поверхневого плазмонного резонансу в золотих наночастинках

Автори Л. Поперенко , С. Розуван , В. Стащук
Приналежність

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет,проспект Глушкова, 4, Київ 03022, Україна

Е-mail sgr@univ.kiev.ua
Випуск Том 12, Рік 2020, Номер 3
Дати Одержано 26 лютого 2020; у відредагованій формі 15 червня 2020; опубліковано online 25 червня 2020
Посилання Л. Поперенко, С. Розуван, В. Стащук, Ж. нано- електрон. фіз. 12 № 3, 03031 (2020)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.12(3).03031
PACS Number(s) 42.65.An, 68.37.Ef, 71.45.Gm
Ключові слова Поверхневий плазмон (3) , Золоті наночастинки, Органічний напівпровідник, Нелінійність третього роду, Скануюча тунельна мікроскопія (4) .
Анотація

В роботі представлені експериментальні результати фемтосекундної чотирьохпучкової спектроскопії з полімерними напівпровідниковими плівками з золотими наночастинками, проведені в видимій області спектру. Було експериментально зареєстровано підсилення оптичної нелінійності третього роду на короткохвильовому крилі плазмонної полоси поглинання. Для аналізу експериментальних даних в роботі була розроблена теоретична модель поверхневих плазмонів як повздовжніх стоячих хвиль в нанооб’єктах. При цьому підсилення нелінійних коефіцієнтів третього роду відбувається в спектральній області з одночасно великими значеннями діелектричної проникності та коефіцієнта заломлення. Експерименти з застосуванням скануючої тунельної мікроскопії з просторовою роздільною здатністю до 1 нм дозволили детально охарактеризувати морфологію зразка з золотими наночастинками. Результати мікроскопії показали, що наночастинки розміром 10-20 нм мають несферичну форму та аморфне впорядкування атомів. При цьому наночастинки є згрупованими в кластери з розмірами до декількох сотень нанометрів. В роботі були отримані чисельні розв’язки рівнянь Максвела для наночастинок з формою поверхні експериментально зареєстрованою методикою скануючої тунельної мікроскопії. Результати обчислень підтверджують однорідний характер спектрального уширення плазмонної полоси поглинання в зразках і коректність представленого теоретичного підходу, при якому спектральні властивості поверхневого плазмону можуть розглядатися в моделі гармонічного осцилятора з затуханням. Чотирьохпучкова вироджена взаємодія в композитному матеріалі на основі органічного полімеру з золотими наночастинками є одночасним проявом двох процесів – квантовомеханічних процесів оптичної нелінійності третього роду та повздовжньої стоячої хвилі носіїв заряду, яка коректно описується у рамках класичної електродинаміки.

Перелік посилань