CC BY
48
10. Девлин, С. С. Свойства переноса. Физика и химия соединений АПВ^ [Тект] / С. С. Девлин; пер. с англ.; под ред. С. А. Медведева. - М.: Мир, 1970. - С. 418-624.
11. Парфенюк, О. А. Рiвноважш властивост наmвiзолюючих кристатв CdTe:V [Текст] / О. А. Парфенюк, М. I. 1лащук, К. С. Ульяницький, I. В. Ншолаевич // Ф1З. I Х1М. ТВ. Т1ЛА. - 2006. - Т. 7, № 2. - С. 540-545.
-□ □-
У статтi представлено резуль-тати експериментальних та тео-ретичних дослиджень синтезованих золотих нанострижтв з подальшою метою гх легуванням у холестерич-т рiдкi кристали з метою створен-ня активних матерiалiв первинних перетворювачiв оптичних сенсорiв газу. Визначено нелшшш коефщен-ти поглинання та показники залом-лення при ди лазерного випромтю-вання низьког потужностi
Ключовi слова: золотi нано-стрижт, нелшшш коеф^енти, холестеричнргдт кристали, оптич-
н сенсори газу
□-□
В статье представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований синтезированных золотых наностержней с дальнейшей целью их легирования в холестерические жидкие кристаллы с целью создание активных материалов первичных преобразователей для оптических сенсоров газа. Определены нелинейные коэффициенты поглощения и показатели преломления при воздействии лазерного излучения низкой мощности
Ключевые слова: золотые нано-стержни, нелинейные коэффициенты, холестерические жидкие кристаллы, оптические сенсоры -□ □-
УДК 532.783
pOI: 10.15587/1729-4061.2014.31875|
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЯВИЩА ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСУ В МЕТАЛЕВИХ НАНОЧАСТИНКАХ ПРИ НИЗЬКО1НТЕНСИВНОМУ
ЗБУДЖЕНН1
З. М. Микитюк
Доктор фiзико-математичних наук, професор* E-mail: zmykytyuk@polynet.lviv.ua О. £. Сушинський Кандидат фiзико-математичних наук, доцент* E-mail: orestsy@yahoo.com М. В. В^сьтак Кандидат фiзико-математичних наук, доцент
Кафедра бiофiзики Львiвський нацюнальний медичний ушверситет iм. Д. Галицького вул. Пекарська, 69, м. Львiв, УкраТна, 79010 E-mail: vistak_maria@ukr.net В. С. Петри шак Астрант*
E-mail: vasylpetryshak@gmail.com Т. В. П ристай
Астрант* E-mail: taraslnu@gmail.com *Кафедра електронних приладiв Нацюнальний уыверситет '^BiB^^ пол^ехнка" вул. С. Бандери, 12, м. Львiв, УкраТна, 79013
1. Вступ
Одним 1з прюритетних напрямюв оргатчно'Т елек-тротки е р1дкокристал1чна електротка, яка базуеться на використант електрооптичних ефект1в у рщких кристалах (РК), покладених в основу створення еле-мент1в, пристроТв електронноТ техшки, а саме дисплеТв, сенсор1в, елемент1в штегральноТ оптики, лазер1в, мо-дулятор1в, оптоелектронних систем 1 т. п. Доповню-ють цей напрямок досягнення в наноелектрошщ, а саме, створення нанорозм1рних частинок (НРЧ) та модифжащя ними р1дкокристал1чних матер1ал1в. На-норозм1рш частинки волод1ють ушкальними власти-востями, вщмшними в1д властивостей атом1в 1 молекул, з яких вони складаються. На сьогодш досягнуто
значного прогресу в технологи синтезу НРЧ. Створено щлу гаму НРЧ з е нескшченно р1зномаштними за типом матер1алами, причому постшно виявляються нов1 практично з б1льшост1 елемент1в перюдичшл таблиц та 1х сполук.
Р1дк1 кристали характеризуются мезоморфною фазою та поеднують у соб1 властивост1 як твердих тщ так 1 рвдин. Особлив1стю рщких кристал1в е кнування слабких дисперсшних сил м1ж молекулами та 1хня ви-сока ор1ентуюча здатшсть. Тому внесення наночасти-нок у р1дк1 кристали приводить до 1х певно1 ор1ентаци та змши тд зовтштм впливом.
Одним 1з перспективних напрямюв дослщжень е вивчення нанорозм1рних частинок для модифжування оптичних та електрооптичних характеристик рвдких
С
©
кристалiв для створення на 1х основi елементiв пристро1в для реeстрацii, обробки та представлення шформацп.
Поеднання ушкальних властивостей рiдких кри-сталiв та нанорозмiрних частинок може забезпечити створення нових елеменпв пристроiв електронноi тех-нiки, в основi функцiонування яких лежать ефекти орiентацii, переорiентацii тд дiею зовнiшнiх факторiв, зокрема температури, оптичного та електромагштного випромiнювання тощо.
2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми
Взаемодiя лазерного випромшювання з металеви-ми наночастинками викликае значний штерес в остан-т роки через 1х використання в нанорозмiрнiй лгго-графii [1], поверхневш спектроскопii [2], та в хiмiчних i бiологiчних сенсорах [3, 4]. Дослщження нелiнiйних ефектiв проводять iз використанням високо штен-сивного лазерного випромшювання, що досягаеться при використанш лазерiв iз iмпульсним режимом ге-нерацii. При дослiдженнi нелiнiйних ефекпв можна отримати iнформацiю про особливост взаемодii елек-тромагнiтноi хвилi iз дослiджуваним матерiалом. У випадку нанорозмiрних матерiалiв iз використанням методики г-сканування можливо визначити 1х нель ншш показними, зокрема нелiнiйний показник залом-лення та коефiцiент поглинання.
Взаемодiя лазерного випромiнювання з металеви-ми наночастинками спричиняе значне 1х нанорозмiрне вiдхилення, яке пояснюеться загальним коливанням електрошв у металевих наночастинках, вщомим як локалiзований поверхневий плазмонний резонанс (ЛППР). Контролюючи розмiри, форму матерiалу на-норозмiрноi частинки та дiелектричне середовище, що 11 оточуе, можна контролювати умови виникнення резонансу у всьому видимому та ближньому шфрачер-воному дiапазонi [5]. Це можна використати в робоп оптичних сенсорiв [4, 6].
На сьогоднi дослщники рiдких кристалiв вид^я-ють розвиток пбридних систем, якi мiстять сумiшi рiдких кристалiв (РК) з малою концентращею нано-частинок або функщональних молекул для створення сильного нелшшного вiдгуку [7]. Однак використання високо штенсивного лазерного випромiнювання може спричинити структурш змiни у молекулярному впорядкуванш рiдкокристалiчних речовин. Не-лiнiйнi оптичнi ефекти дослiджувалися в золотих наночастинках, доданих до нематичних РК [8], i було показано, що золой наночастинки можуть покращити нелшшний вщгук [9].
Вiдомо, що наночастинки, введет до складу РК, да-ють змогу змiнювати магштш, електричнi властивостi РК, орiентацiею молекул у зовшшшх електричних i магштних полях. Наприклад, значний вплив наночас-тинок FeзO4 на енергiю зчеплення нематичних РК було дослвджено в роботах [11, 12], осюльки наночастинки вдаграють важливу роль у структурних переходах рвд-ких кристалiв. Авторами в роботах [13-15] розглянуто вплив наночастинок магнетипв на оптичш характеристики холестеричних рвдких кристалiв при ди на таку систему шкiдливих речовин (монооксиду вуглецю) i показана можлившть створення матерiалiв для первин-ного перетворювача оптичного сенсора газу.
Пропонуеться проводити дослщження нелiнiйного ефекту iз використанням низько iнтенсивного лазерного випромшювання у методищ г-сканування, для усунення впливу високо штенсивного лазерного випромшювання. В стати представлено перший етап дослщжень нелшшного ефекту для чистих нанороз-мiрних частинок золота перед 1х впровадженням у холестеричний рiдкокристалiчний матерiал.
Золотi наночастинки можна легко синтезувати в рiзних оргашчних розчинниках iз прецизiйним контролем !хнього розмiру, форми та поверхневого покрит-тя. Як результат, вони служать щеальною моделлю нанодомшки для оптоелектронних дослiджень [10].
3. Мета та задачi дослiдження
Метою дослщження е визначення нелiнiйних оптичних параметрiв золотих нанострижнiв, що надалi уможливлюе 1х використання як плазмонних нано-домiшок пiд час легування холестеричних рщких кристалiв у разi створення на 1х основi композитного матерiалу для первинного перетворювача оптичних сенсорiв шкiдливих речовин. У робой проведено спектроскошчш дослiдження синтезованих золотих наночастинок. Дослщжувались золотi наночастинки у формi стрижнiв iз рiзним спiввiдношенням дiаметра до довжини. Для визначення нелшшних оптичних властивостей золотих наночастинок було застосовано метод г-сканування iз використанням неперервного випромшювання Не-№ лазера. Отри-мано значення нелшшних показника заломлення та коеф^ента поглинання для синтезованих золотих наночастинок.
Для досягнення поставлено! мети необхвдно вирь шити наступнi задачi:
- провести синтез нанорозмiрних золотих нано-стрижшв iз рiзним спiввiдношенням довжини до дiа-метру;
- провести спектральш дослiдження синтезованих золотих нанострижнiв;
- провести дослщження нелiнiйного ефекту iз використанням z-сканування у випадку закритоi та ввд-критою дiафрагми;
- провести апроксимацiю та визначити значення нелшшного показника заломлення та нелшшного ко-ефвдента поглинання.
4. Особливост протiкання плазмонного резонансу у металевих наночастинках
До оптичних властивостей наночастинок благород-них металiв (золота, срiбла та ш.) вiдносять ЛППР. Це явище виникае, коли електромагнiтне поле взаемодiе з електронами наночастинок та викликае iхне когерент-не коливання. У результат з'являеться сильна смуга поглинання у певнш областi електромагнiтного спектра в залежносп вiд розмiру наночастинки. Довжина хвилi, на якш виникае резонанс, залежить вiд дiелек-тричних властивостей, як металевоi наночастинки, так i оточуючого и середовища. Оскiльки умова резонансу та результуючого тдсилення поля напряму коре-люеться з формою та розмiром наночастинки, загальне
розумшня цього взаемозвязку е вир1шальним для його широкого використання [16].
Коли металева наночастинка зазнае дп електромагштного поля, вона створюе локал1зоваш поверхнев1 плазмони, що залежать в1д розм1ру наночастинки. Якщо металеву наночастинку помщено в коливальне поле вхщного електромагштного випромшювання, ïï електронна хмара починае коливатися (рис. 1) [16]. У раз1 субхвильово! провщно! наночастинки вигнута поверхня наночастинки викликае ефективне понов-лення енергп цих електрошв (аналопя з затухаючим, гармошчним осцилятором).
Рис. 1. Локалiзований плазмонний резонанс у металевих наносферах
Як i в будь-якш коливальнш систем^ в наночастин-ках може виникнути резонанс, що приводить до по-силення поля всередиш та зовш наночастинки. Цей резонанс для золотих i срiбних наночастинок лежить у видимш областi електромагнiтного випромшювання.
Для золотих нанострижшв, плазмонне поглинання розпадаеться на двi смуги, вщповщно до коливань вiльних електронiв вздовж та перпендикулярно до по-здовжньо! осi стрижня (рис. 2) [16].
Рис. 2. Поперечш та поздовжш моди плазмонного резонансу в стрижнеподiбних наночастинках
Поперечна мода (поперечний поверхневий плазмонний шк) показуе наявшсть резонансу бiля 520 нм, а резонанс поздовжньо! моди (поздовжнiй поверхневий плазмонний шк) вiдбуваеться на б^ьших довжинах хвиль i значною мiрою залежить вiд спiввiдношення сторiн нанострижня (рис. 3, а, б) [16]. 3i зб^ьшенням спiввiдношення сторiн, поздовжнш пiк зсуваеться в червону область. Для визначення оптичних властивостей золотих нанострижшв було запропоновано набли-ження до елшсодав, яке визначаеться формулою Ганса (розширення теорп Mi), i придатне до застосування. Формулу Ганса [16] дов^ьно орiентованих видовже-них елiпсоïдiв у дипольному наближенш можна запи-сати у виглядк
2-п-е;
N -V 3-X
3/2
-s ;
/ \
1 V j /
(1 - P
(1)
+ е2
де g - коефiцiент затухання, Np - концентрацiя наночастинок, V - об'ем окремо1 наночастинки, l - довжина хвилi, em - дiелектрична стала середовища, яке оточуе наночастинку, s1 - дшсна (n2-k2) i s2 - уявна (2nk) части-ни комплексно! дiелектричноï функцiï наночастинок, n2 - коефщент вiдбивання, k2 - коефiцiент поглинання, Pj - геометричний фактор для видовжених елшсо'ь дiв вздовж A i B/C осей вщповщно визначаеться:
1 - e2
P =
A 2
l2 - d2
-!_-ln( I- 1 2 - e ^ 1 - e
1/2
1 - P P = P = 1 P
-l R J- г _ :
l2
(2)
де l - довжина елiпсоподiбноï наночастинки; d - дiа-метр елiпсоподiбноï наночастинки.
Рис. 3. Теоретичш спектри поглинання: а — спектри поглинання, розраховаш з формул Ганса (1) для витягнутих елтсо'^в iз використанням оптичних даних для золота, де б цифри на спектральних кривих показують стввщношення сторш (l/d); б — масштабована область з незначними змщенням у синю область поперечних пЫв плазмонного резонансу зi збiльшенням спiввiдношення сторiн (1/3) [16]
e =
Цей резонанс можна змоделювати, використовую-чи рiвняння (3), що визначае зсув максимуму довжини хвилi поздовжнього поверхневого плазмонного резонансу (Almax) у присутностi поглинаючих наночасти-нок [17]:
A^max = n 'An
1 - exp
-2 • d
(3)
де n - показник заломлення наночастинок, An - рiзни-ця у показнику заломлення, шдукована поглинанням, d - ефективна товщина поглинаючого шару, i Id - характерна довжина загасання електромагштного поля.
5. Дослщження спектральних залежностей синтезованих золотих нанострижней та методика z-сканування
Для визначення штенсивносл лазерного випромЬ нювання, що включае процес нелшшного заломлення, показник заломлення можна описати через вщношення лшшного щ 1 нелшшного щ показниюв заломлення. Здатшсть до детектування процесу поглинання поверх-нею наночастинки, що викликане змщенням поздовж-нього поверхневого плазмонного резонансу е ключовим принципом при створенш оптичних сенсор1в.
n = n0 + ТТ • 1ЕГ = n0 + n2 •l,
(4)
де Е - шкове (максимальне) значення електричного
Т 1 172 -
поля; 1 ^Т^ По c £о • Е - iнтенсивнiсть лазерного про-
меня в межах зразка. Для суто нелшшного процесу заломлення:
Еа (z,r,t) = Е (z,r = 0,t )• e
2 • 1 2 jkr
(i • Афо (z,t))m wr
0
m!
exp
w
2
-i
(5)
де d=do-z вiдстaнь вщ зразка до дiафрагми, do - вщ-стань мiж фокусом i дiaфрaгмою, i - ефективна товщина зразка, L - товщина зразка - фазовий зсув на о^ у фокус^ коли Io(t) - штенсившсть на осi у фокуса i мало! дiaфрaгми вираз для нормовано'! iнтенсивностi пропускання мае вигляд:
TN (z)@ 1 +
4^x
(1 + x2 )^9
АФ,
+ x'
(6)
де x=z/zo. Через цю простоту, цей вираз е корисним для корекци даних, i визначення величини П2. Коефiцiент нелiнiйного поглинання р можна визначити за допо-могою z-сканування у випадку вщкрито! дiaфрaгми. У цьому випадку штенсившсть нормованого пропускан-ня визначаеться:
Tn (z,A = 1):
л/л • qo (z,0)
£ ln (1 + qo (z,0)- e-r2 )dr, (7)
де qo (z,t) = ^ i qo (t ) = P-1o (t)^
z2
1 + z2
0
Якщо нелiнiйне поглинання мае мкце одночасно з нелiнiйним заломленням, нелшшний коефiцiент поглинання р можна визначити за допомогою z-ска-нування у випадку вщкрито! дiaфрaгми, використову-ючи рiвняння (7). Знаючи р, для закрито'! дiaфрaгми z-сканування, можна визначити нелшшний показник заломлення П2.
Проведено синтез золотих нaнострижнiв iз вико-ристанням зародково-посередницького (seed-mediated) методу. Були отримаш золотi нaнострижнi з рiзним спiввiдношенням дiaметрa наночастинки до довжини l/d. Розмiр наночастинок визначався двома методами. Перший iз використанням методу трансмюшного електронного м^роскопу (ТЕМ-2010) (рис. 4, а-в), iнший iз отриманих спектрiв поглинання iз використанням формули Ганса (1).
в
Рис. 4. ТЕМ св1тлини дослщних зразк1в золотих
нанострижтв 1з р1зним l/d: а — 3,0; б — 2,4; в — 2,0
Як було зазначено вище, для визначення нелшш-них показника заломлення та коефщента поглинання використано метод однопроменевого z-скануван-ня, який е було вибрано через простоту та чутливкть вим1рювання. Цей метод базуеться на перетвореш фазового зсуву викликаного нелшшним середови-щем до амплггуди при поширенш лазерного випромЬ нювання.
Схематичне зображення експериментальноТ установки для z-сканування подано на рис. 5. За допомогою лшзи лазерний промшь фокусуеться на z=0 пло-щиш, 1 пропускання нелшшного середовища через д1афрагму, коли z=+do (де do - в1дстань м1ж фокусом 1 д1афрагмою), вим1рюеться як функщя позици зразка на ос1 z. У б1льшост1 робгг для досл1джень золотих наночастинок в якост джерела лазерного випромЬ нювання було використано випромшювання лазер1в, як працюють у нано- та шкосекундному 1мпульс-ному режимь Це пояснюеться зменшенням впливу теплових ефект1в на нелшшш оптичш вим1рюван-ня. Нами запропоновано використання випромшю-вання неперервного низькопотужного Не-Ые лазера (0,63 мкм) для досл1джень нелшшних оптичних па-раметр1в золотих нанострижтв.
Експериментальт спектри поглинання синтезованих золотих нанострижтв представле-т на рис. 6 1з використанням спектрофотометра (^В-2000). Результати розрахунку розм1ру нанострижтв 1з використанням формули (1) представлен в табл. 1.
)
m
1
Рис. 5. Схема експериментально' установки для вимфювання методом г-сканування: 1 — Не^е лазер; 2 — лшза; 3 — зразок, 4 — столик перемщення, 5 — д1афрагма, 6 — фотодюд, 7 — комп'ютер
ментальш залежност1 для синтезованих трьох зразюв мають схожий вигляд. Зокрема, на рис. 7, а, б представлено залежност1 нормованоï 1нтенсивност1 про-пускання лазерного випромшювання в1д положення x=z0/z для вiдкритоï та закритоï д1афрагми при р1зних значеннях 1нтенсивност1 лазерного випром1нювання для зразка 1з сп1вв1дношенням l/d=2,4.
Рис. 6. Експериментальш спектри поглинання синтезованих золотих нанострижшв ¡з рЬним l/d: 1 - 3,0; 2 - 2,4; 3 - 2,0
а
Таблиця 1
Результати розрахунку розмр нанострижшв ¡з використанням формули Ганса (1)
Зразок Довжина хвил поперечного поверхневого плазмонного шку (l, нм) Довжина хвил повздовжнього поверхневого плазмонного шку (l, нм) Д1аметр золото! наночастинки (d, нм) Довжина золото! на-ночастинки (l, нм) l/d
1 518,9 728,9 20 61,7 3,0
2 520,9 680,7 20 48,3 2,4
3 526,8 637,6 20 40,5 2,0
6. Особливост пропкання нелшшного ефекту в золотих нанострижнях
Було знято експериментальш залежност1 нормова-toï 1нтенсивност1 пропускання лазерного випром1ню-вання в1д положення x=z0/z для вiдкритоï та закритоï д1афрагми при р1зних значеннях 1нтенсивност1 лазерного випромшювання для трьох зразк1в. Вс1 експери-
Рис. 7. Експериментальш залежносп нормовано'| ¡нтенсивносп пропускання в1д положення x=z0/z у випадку а — закрито'| та б — вщкрито!' д1афрагми для зразка ¡з l/d=2,4 та ¡нтенсивносп лазерного випромшювання: 1 - 4,40х104 Вт/м2; 2 - 3,57х103 Вт/м2;
3 - 2,13х103 Вт/м2; 4 - 3,82х102 Вт/м2
Як видно 1з рис. 7, асиметрична природа кривих z-сканування пояснюеться виключно наявн1стю тер-мо-оптичноï природи нел1н1йност1, що характеризуемся високим нел1н1йним фазовим зсувом, б1льший за п. Також величина пропускання не встановлюеться р1зко р1вною 1 на 1нш1й сторон1 фокальноï област1 1 крива z-сканування характеризуеться розмит1стю зам1сть р1зкого, як це видно у випадку електронноï нел1н1й-ност1. З метою усунення термо-оптичного впливу, було вибрано певну величину 1нтенсивност1 лазерного випромшювання при як1й можна спостер1гати р1вном1р-но круту зм1ну кривих z-сканування, як до так 1 п1сля фокусу, а отже можна оц1нити саме електронну скла-дову нелшшних процес1в у золотих нанострижнях.
Було отримано залежност1 нормовано']! 1нтенсив-ност1 пропускання в1д положення x=z/z0 для закрито! та в1дкрито'1 д1афрагми, що дало змогу визначити не-л1н1йн1 параметри золотих нанострижн1в для трьох зразк1в. Математична обробка результат1в була проведена в середовищ1 MatLab© 1з використанням формул (4), (5). На рис. 8, а, б показано експериментально отриман1 та теоретично змодельован1 залежност1 для золотих нанострижшв у випадку закрито'1 та в1дкрито! д1афрагми для зразка 1з l/d=2,4 1 1нтенсивност1 лазерного випромшювання 3,82х102 Вт/м2.
1,008
0
1.006
Е
$ 1,004 с
1 1,002
и0
■= 1,000 s
I 0,998
H
g 0,996
а où
0,994
с.
0
1 0,992
-60 -40 -20 0 20 40 60
Л', мм
а
6 1,01 ш к
I 1,00 га а
о >.
5 0,99
С- '
-О
■ U 0,98 = '
аз
0
5 0,97 i— .5
я
1 °'96
О g
^ 0,95
-60 -40 -20 0 20 40 60
Л, мм б
Рис. 8. Теоретичш (1) та експериментальш (2) залежност нормованоТ штенсивносл пропускання для золотих нанострижнiв у випадку а — закритоТ та б - вщкритоТ дiафрагми для зразка iз l/d=2,4 та штенсивносл лазерного випромiнювання 3,82х102 Вт/м2
У табл. 2 наведено розраховаш 1з використанням формул (5, 6) значення для нелшшних показника заломлення та коеф1ц1ента поглинання трьох досл1дних зразк1в.
Результати отриманих значень нелшшних показ-ник1в будуть використанн1 при досл1дженн1 впливу золотих нанострижн1в на оптичш параметри холестеричних р1дких кристал1в п1д д1ею шк1дливих речовин. Методом для визначення концентраций шк1дливих речовин буде обрано метод апробований в робот1 [15]. До-сл1дження особливостей прот1кання локал1зованого плазмонного резонансу в золотих нанострижнях дае змогу використати його для зб1льшення чутливост1 до зм1ни оточуючого наночастинку д1електричного середовища, оск1льки ця взаемод1я в1дбуваеться на на-нор1вн1. Це своею чергою приводить до реестрацп зм1н у спектр1 селективного в1дбивання холестеричних р1д-ких кристал1в 1 дае змогу визначити концентрац1ю шк1дливих речовин (наприклад, пари ртут1).
Таблиця 2
Результати розрахунку нелштних показника заломлення та коефщента поглинання iз використанням рiвнянь (6, 7)
Зразок Довжина хвил1 повздовжнього поверхневого плазмонного шку (l, нм) l/d Нелшшний показник заломлення, n2x10-6 (м2/Вт) Нелшшний коефщ1ент поглинання, Ьх102 (м/Вт)
1 728,9 3,0 3,27 8,03
2 680,7 2,4 2,50 7,27
3 637,6 2,0 2,06 6,83
7. Висновки
Проведено синтез золотих нанострижшв 1з р1зним сп1вв1дношенням довжини до ':[х д1аметру 1з використанням зародково-посередницького (seed-mediated) методу.
1з спектральних досл1джень золотих наностриж-н1в та теоретичного тдходу М1 визначено розм1ри синтезованих нанорозм1рних частинок золота, а саме д1аметр нанорозм1рних частинок становить 20 нм, а довжина 61,7; 48,3 та 40,5 нм.
При використанш методу z-сканування у випадку закрито'1 та вiдкритоï д1афрагми, запропоновано використання низькоенергетичного випромшювання He-Ne-лазера для досл1джень нел1н1йних властивостей золотих нанострижн1в. Показано, що для прот1кання нел1н1йного процесу у золотих нанострижнях достат-ньо використання низько 1нтенсивного лазерного ви-пром1нювання до 3,82х102 Вт/м2.
Отриман1 результати, а саме значення нелшшно-го показника заломлення та нел1н1йного коеф1ц1ента в1дбивання пропонуеться використати для подаль-ших досл1джень композит1в на основ1 холестерич-них р1дких кристал1в 1з золотими нанострижнями як матер1алу первинного перетворювача оптичного сенсора шк1дливих речовин, та встановлення впливу плазмонного резонансу на спектральн1 характеристики холестеричних р1дких кристал1в при дп шк1дливих речовин.
^iTepaTypa
1. 1. Srituravanich, W. Plasmonic nanolithography [Text] / W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, X. Zhang // Nano Letters. -2004. - Vol. 4, Issue 6. - P. 1085-1088. doi: 10.1021/nl049573q
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
I
Haes, A. J. Plasmonic materials for surface-enhanced sensing and spectroscopy [Text] / A. J. Haes, C. L. Haynes, A. D. McFarland,
S. Zou, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne // MRS Bulletin. - 2005. - Vol. 30, Issue 5. - P. 368-375. doi: 10.1557/mrs2005.100
Haes, A. J. A unified view of propagating and localized surface plasmon resonance biosensors [Text] / A. J. Haes, R. P. Van Duyne //
Analytical and Bioanalytical Chemistry. - 2004. - Vol. 379, Issue 7-8.- P. 920-930. doi: 10.1007/s00216-004-2708-9
Haes, A. J. Nanoparticle optics: sensing with nanoparticle arrays and single nanoparticles [Text] / A. J. Haes, A. D. Mc Farland,
R. P. Van Duyne // Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. - 2003. - Vol. 5223. - P. 197-207.
Kelly, K. L. The optical properties of metal nanoparticles: the influence of size, shape, and dielectric environment [Text] / K. L. Kelly, E. Coronado, L. Zhao, G. C. Schatz // The Journal of Physical Chemistry B. - 2003. - Vol. 107, Issue 3. - P. 668-677. doi: 10.1021/jp026731y
Haes, A. J. A nanoscale optical biosensor: the long range distance dependence of the localized surface plasmon resonance of noble metal nanoparticles [Text] / A. J. Haes, S. Zou, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne // The Journal of Physical Chemistry B. - 2004. -Vol. 108, Issue 1. - P. 109-116. doi: 10.1021/jp0361327
Podoliak, N. High Optical Nonlinearity of Nematic Liquid Crystals Doped with Gold Nanoparticles [Text] / N. Podoliak, D. Bartczak, O. Buchnev, Antonios G. Kanaras, M. Kaczmarek // The Journal of Physical Chemistry C. - 2012. - Vol. 116, Issue 23. - P. 12934-12939. doi: 10.1021/jp302558c
Ouksova E. Strong Cubic Optical Nonlinearity of Gold Nanoparticles Suspension in Nematic Liquid Crystal [Text] / E. Ouksova, D. Lysenko, S. Ksondzyk, L. Cseh, G. H. Mehl, V. Reshetnyak, Y. Reznikov // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2011. -Vol. 545, Issue 1. - P. 1347 - 1356. doi: 10.1080/15421406.2011.568883
Khoo, I. C. Photorefractive CdSe and gold nanowire-doped liquid crystals and polymer-dispersed-liquid-crystal photonic crystals [Text] / I. C. Khoo, Y. Z. Williams, B. Lewis, T. Mallouk // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2005. - Vol. 446, Issue 1. -P. 233-244. doi: 10.1080/15421400500377610
Pratibha, R. Tunable optical metamaterial based on liquid crystal-gold nanosphere composite [Text] / R. Pratibha, K. Park, I. Smalukh, W. Park // Optic Express. - 2009. - Vol. 17, Issue 22. - P. 19459-19469. doi: 10.1364/oe.17.019459 Arantes, F. R. Magnetic behavior of 10 nm-magnetite particles diluted in lyotropic liquid crystals [Text] / F. R. Arantes, N. A. M. Figueiredo, D. R. Cornejo // Journal of Applied Physics. - 2011. - Vol. 109, Issue 7. - P. 07E315. doi: 10.1063/1.3549616 Mitroova, Z. Structural transitions in nematic liquid crystals doped with magnetite functionalized single walled carbon nanotubes [Text] / Z. Mitroova, M. Koneracka, M. Timko, J. Jadzyn, I. Vavra, N. Eber, K. Fodor-Csorba, T. Toth-Katona, A. Vajda, P. Kopcansky // Physics Procedia. - 2010. - Vol. 9. - P. 41 - 44. doi: 10.1016/j.phpro.2010.11.011
Aksimentyeva, O. Cholesteric Liquid Crystal Doped by Nanosize Magnetite as an Active Medium of Optical Gas Sensor [Text] / O. Aksimentyeva, Z. Mykytyuk, A. Fechan, O. Sushynskyy, B. Tsizh // Molecular Crystals and Liquid Crystals. - 2014. - Vol. 589, Issue 1. - P. 83-89. doi: 10.1080/15421406.2013.872354
Hotra, Z. Sensitive Element of Carbon Monoxide Sensor Based on Liquid Crystals Doped by Nanosized Fe [Text] / Z. Hotra, Z. Mykytyuk, O. Sushynskyy, O. Shymchyshyn, V. Petryshak // Annual Journal of Electronics. - 2012. - Vol. 6.- Р. 99-102. Готра, З. Ю. Оптоелектронний сенсор монооксиду вуглецю на 0CH0Bi холестеричного рщкого кристала легованого магнетитом Fe2O3 [Text] / З. Ю. Готра, М. В. Вюьтак, З. М. Микитюк, О. 6. Сушинський, Т. В. Пристай // Мiжнародний науко-во-техшчний журнал, Оптико-електронш шформацшно-енергетичш технологи. - 2013. - № 1 (25). - С. 94-100. Sharma, V. Colloidal dispersion of gold nanorods: Historical background, optical properties, seed-mediated synthesis, shape separation and self-assembly [Text] / V. Sharma, K. Park, M. Srinivasarao // Materials Science and Engineering. - 2009. - Vol. 65, Issue 1-3. - P. 1-38. doi: 10.1016/j.mser.2009.02.002
Whitney, A. V. Localized surface plasmon resonance nanosensor: a high-resolution distance-dependence study using atomic layer deposition [Text] / A. V. Whitney, J. W. Elam, S. Zou, A. V. Zinovev, P. C. Stair, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne // The Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - Vol. 109, Issue 43. - P. 20522-20528. doi: 10.1021/jp0540656
Hong-Mei, G. Intensity-dependent optical nonlinear absorption and refraction of gold nanorods [Text] / G. Hong-Mei, Z. Zhang-Kai, X. Si, S. Hao, S. Xiong-Rui, L. Min, W. Qu-Quan // Chinese Physics Letters. - 2007. - Vol. 24, Issue 12. - P. 3443 - 3436. doi: 10.1088/0256-307x/24/12/042
