Схематическое изображение эксперимента по возбуждению золотых наностержней в водной суспензии с помощью лазерного излучения. (кликните картинку для увеличения)

29.01.2014 (20:41)
Просмотров: 2791
Рейтинг: 0.00
Голосов: 0

Теги:
наноструктура, плазмон, фотон, свет,

Технология >> Нанотехнология

Ученые из США в своей последней работе заявили, что они поняли механизмы так называемой вторичной эмиссии света из плазмонных наноструктур. Команда считает, что вместо «классического» двухфотонного поглощения с последующей флуоресценцией, которое обычно используют для объяснения явления, в этом случае имеет место резонансное комбинационное рассеяние. Как считают исследователи, их открытее в перспективе поможет улучшить методики визуализации, в частности, применяемые в медицине.

Плазмонные наноструктуры представляют собой миниатюрные металлические объекты, которые усиливают локальную напряженность электромагнитных полей в материале за счет «связывания» фотонов падающего света и плазмонов (коллективных колебаний плотности электронов в металле). Оптические свойства этих материалов напрямую связаны с так называемым локализованным поверхностным плазмонным резонансом, который зависит от коллективного возбуждения электронов. Благодаря развитию нанотехнологий подобные структуры все чаше используются в химических сенсорах, а также для визуализации других миниатюрных объектов в режиме реального времени.

Техники визуализации, основанные на плазмонных наноструктурах, эксплуатируют так называемый «вторичный свет», испускаемый этими объектами. Вторичный свет имеет иную длину волны, нежели излучение, используемое для возбуждения образца. Но до сих пор исследователи были уверены в том, что такова на самом деле его природа. Благодаря новым экспериментам, проведенным учеными University of Illinois (США), появилось предположение, что для объяснения этого вторичного светового излучения может использоваться резонансное комбинационное рассеяние. Если флуоресценция происходит в некоторых материалах, в частности, органических красителях или люминофорах, которые поглощают свет одной длины волны, а затем излучают свет другой длины волны, то в случае комбинационного рассеяния длина волны излучения, используемого для возбуждения образца, мгновенно смещается за счет рассеяния на молекулярных колебаниях или парах электрон-дырка проводимости в материале.

В своей работе исследователи использовали импульсный лазер длиной волны 488 нм и 785 нм для возбуждения золотых наностержней в водной суспензии. Далее они анализировали спектры, полученные от образцов. В первую очередь, эксперимент позволил установить, что излучение света увеличивается при приближении к плазмонному резонансу золотых наностержней. Кроме того, они обнаружили, что модель, описывающая вторичное излучение, как комбинационное рассеяние от электронно-дырочных пар, может успешно предсказать, как частота излучаемого света зависит от мощности лазера, времени между близкими лазерными импульсами, а также длительности импульса.

Как считают исследователи, лучшее понимание механизмов, лежащих в основе вторичной эмиссии света, будет очень полезно в первую очередь для инструментов визуализации биологических объектов, принцип действия которых основан на анализе этого типа излучения.

В ближайшее время команда планирует изучить с той же точки зрения плазмонные структуры, произведенные при помощи литографических методов. По их мнению, это позволит им лучше понять детали светового излучения, в частности, небольшое расхождение между наблюдаемой и прогнозируемой длиной волны излучения при очень высоких значениях мощности.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале PNAS.

	Читать @SciLibCom Твитнуть Нравится

Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:

Новость подготовлена по материалам nanotechweb.org