НОЦ
"Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника"
Заведующий лабораторией - Илья Самусев, кандидат физико-математических наук
Взаимодействие оптических импульсов с веществом
к.ф.-м.н. Халяпин В.А.
Предложен комбинированный подход, позволяющий получать аналитическое описание динамики параметров супергауссовых импульсов с учетом динамического характера параметра супергауссовой функции. Предложенный в работе подход может быть обобщен для теоретического анализа других явлений, например, возникающих при распространении интенсивных импульсов в режиме фотоионизации, оптической генерации терагерцового излучения задачи диффузии, теплопроводности и др.
Получены явные аналитические решения, описывающее динамику длительности импульса, частотной модуляции, величины смещения частоты и параметра супрегауссовоси для случая квазинелинейного распространения. Результаты были подтверждены сравнением с численным исследованием обобщенного нелинейного уравнения Шредингера.
Показано, что на длине дисперсионного расплывания супергауссовый импульс трансформируется в импульс с приближенно гауссовым профилем (по аналогии с дифракцией на щели, когда интенсивность центрального максимума на порядок больше боковых максимумов)
В результате сравнения аналитического и численного решений выявлено, что с ростом параметра супергауссовости качество аппроксимации эволюции профиля импульса гораздо лучше в случае динамического характера параметра супергауссовости.
Найдена характерная длина сглаживания профиля супергауссового импульса, которая тем меньше, чем больше величина параметра супергауссовости.
Показано, что в режиме вынужденного комбинационного саморассеяния смещение частоты сигнала увеличивается с ростом показателя супергауссовости и достигает насыщения на длине порядка длины дисперсионного расплывания. Рассмотрен частный случай гауссовых импульсов.
Показано, что в отличие от солитонного режима самосдвига частоты в несолитонном случае смещение спектра импульсов испытывает насыщение в ходе распространения. Величина этого насыщения максимальна на длине волны нулевой дисперсии груповой скорости и уменьшается при удалении от нее.
По результатам работы опубликованы 2 статьи в журналах, индексируемых в базах данных научного цитирования Scopus/Web of Science.
Брюханов В.В., Самусев И.Г., Мыслицкая Н.А., Слежкин В.А., Зюбин А.Ю., Цибульникова А.В., Царьков М.В, Боркунов Р.Ю., Тихомирова Н.С., Константинова Е.И., Алексеенко И.В.
Исследование фотофизических процессов с участием молекул органолюминофоров и наночастиц в испаряющейся капле биологической жидкости.
Разработана методика получения абляционных наночастиц благородных металлов различных размеров методом фемтосекундной лазерной абляции в жидкости, а также методика электрохимического синтеза пористых планок серебра с различными размерами пор для абсорбции на них капель биологических жидкостей (раствора сывороточного альбумина человека (САЧ)).Разработана методика приготовления капель биологических жидкостей с внедренными в них наночастицами серебра и органических красителей. Проведены предварительные спектроскопические исследования фотопроцессов с участием молекул красителей и наночастиц в бикомпонентных растворах "вода+спирт" (модульный эксперимент) и в растворе САЧ. Разработан измерительный комплекс цифровой голографической интерферометрии для исследования процессов переноса вещества в биологической капле жидкости.
Фотофизические процессы с участием наночастиц благородных металлов и биомолекул
Самусев И.Г., Зюбин А.Ю., Константинова Е.И., Кожевникова А.С., Матвеева К.И., Махнева Е.И
В результате выполнения проекта была выполнена разработка физических основ контролируемого создания наноматериалов на основе серебра (Ag) и золота (Au), проведено исследование их фотофизических свойств оптическими методами.
Показаны перспективы их применения в качестве плазмонных сенсоров для органических молекул.
1
Разработаны протоколы химического синтеза наночастиц (НЧ) Ag и Au (и сплавных), а именно: разработан протокол синтеза золотохлорводородистой кислоты (ЗХВК) из чистой золотой (99%) пластины (или порошка); разработан протокол синтеза металлических наностержней из ЗХВК; разработан протокол синтеза сплавных Ag-Au наностержней из раствора ЗХВК и солей нитрата серебра; разработан протокол синтеза двухоболоченных Ag-Au НЧ.
2
Усовершенствованы протоколы абляционного синтеза НЧ Ag и Au (и сплавных), а именно: отработан синтез НЧ Ag и Au при различных режимах мощности источника фемтосекундного возбуждения. Показано различие размеров получаемых НЧ (от 40 до 60 нм); произведен синтез Ag НЧ в различных растворителях (этиловый и пропиловый спиты, дистиллированная вода).
Показано, что стабильность НЧ в спиртах имеет более высокое значение, однако НЧ, синтезированные в воде более применимы для работы с биомолекулами.
3
Разработана методика нанесения НЧ Au на Ag-пленки, полученных электрохимическим методом. Определен химический состав электролита для нанесения Ag-слоя, собрана установка для проведения электрохимического осаждения Au на поверхность медных и Ag-пластин.
Исследованы оптические свойства полученных НЧ в видимой и ИК-области спектра. Исследованы спектры поглощения и ИК-спектры полученных НЧ Ag и Au. Показано, что спектры имеют характерные поглощения и зависят от размера НЧ.
4
Исследованы ИК-спектры НЧ Ag и Au в дистиллированной воде с помощью приставки нарушенного внутреннего полного отражения (НПВО). Исследовано рассеяние кластеров НЧ с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света и АСМ-спектроскопии.
5
Определен размер кластеров, который составил до 2 мкм. Установлен факт наличия шероховатостей на поверхности пористой структуры тонкой пленки благородного металла. Оценена инертность подложек. Показано, что сигнал комбинационного рассеяния сильно варьируется, в зависимости от остатков электролита на поверхности подложки.
6
Получены данные спектроскопии биомолекул (на примере сывороточного альбумина), адсорбированных на модифицированные Au НЧ Ag-пленки). Получен усиленный сигнал (до 40 раз) от модифицированной поверхности.
ВЕРНУТЬСЯ НА ГЛАВНУЮ