Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктурНИР

Nonlineary

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
14 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа: Экспериментально обнаружен и исследован эффект временного деления чирпированных фемтосекундных лазерных импульсов при их распространении в одномерных фотонных кристаллах на основе пористого кварца. Эксперименты проведены для дифракционно-толстых фотонных кристаллов из термически окисленного пористого кремния, состоящего из 500 слоев. Показано, что при распространении в такой структуре короткого (40 фс) импульса в схеме Лауэ в условиях брэгговской дифракции наблюдается разделение импульса на два, так называемые бормановский и антибормановский, первый из которых локализован в слоях с меньшим показателем преломления, а второй – в слоях с большим показателем преломления. Обнаружено, что если зондирующий импульс промодулирован по частоте, то наблюдается сжатие (уширение) только одного импульса из пары, в зависимости от знака чирпа. Обнаружена зависимость величины сжатия (расширения) импульсов от величины чирпа. Исследованы оптические и нелинейно-оптические свойства магнитоплазмонных кристаллов (МПК), состоящих из золотых полосок, нанесенных на слой магнитного граната и изготовленные новым методом комбинированного ионно-лучевого травления. Показано, что в полученных МПК с толщиной пленки золота 30-40 нм наблюдается эффективное возбуждение ППП двух типов, а также нескольких волноводных мод. Величина поперечного магнитооптического эффекта возрастает при резонансном возбуждении мод, распространяющихся в магнитной пленке, и достигает значения 1%. Данный эффект связан с влиянием внешнего магнитного поля на условие возбуждения резонансных мод и является перспективным для создания управляемых элементов фотоники. Обнаружен и изучен эффект циркулярного дихроизма (ЦД) оптической второй гармоники в плоских хиральных наноструктурах, образованных элементами в форме плоской спирали (буквы «G»). Экспериментально показано, что эффект циркулярного дихроизма оптической второй гармоники имеет выраженную азимутальную зависимость, модуляция его величины для разных азимутальных положений образца может достигать 70% и сопровождается сменой знака эффекта. Среднее значение ЦД, полученное усреднением по всем азимутальным положениям структуры, достигает 10%; для двух исследованных энантиомеров знак эффекта ЦД противоположен при любом азимутальном положении образца. Экспериментально показано, что средняя величина ЦД уменьшается с ростом угла падения излучения накачки на структуру, а при определенном угле изменяет знак. Предложена феноменологическая модель обнаруженного эффекта, основанная на анализе симметрии тензора квадратичной восприимчивости хиральной изотропной структуры. Методами численного моделирования проведены исследования электронных свойств поверхности Ge(111)-(2✕1) вблизи примесного атома фосфора, расположенного в приповерхностном слое. Было обнаружено значительное увеличение поверхностной локальной плотности электронных состояний около атома примеси вблизи дна зоны проводимости. Показано, что несмотря на хорошо установленный факт, что энергетический уровень объемной примеси в виде донорного примесного атома лежит у дна зоны проводимости, поверхностный донорный атом в структуре Ge(111)-(2✕1) может давать энергетическое состояние ниже уровня Ферми, и его точное местоположение будет зависеть от локального окружения примесного атома. Методами компьютерной симуляции “из первых принципов” подтвержден квази-одномерный характер примесного атома, наблюдаемого на СТМ-изображениях. С помощью низкотемпературного сканирующего туннельного микроскопа были исследованы особенности имплантации единичных атомов ферромагнитных металлов (Со Cr) в подповерхностные слои Ge(111) с поверхностной реконструкцией (2✕1). Было выявлено, что при температуре поверхности ниже 80 К, адсорбируемые на поверхность Ge(111)(2✕1) атомы Со или Cr проникают в подповерхностные слои и занимают там квазистационарное положение внутри большого 7-и атомного кольца Ge между 3-м и 4-ым атомным слоем Ge. В ходе теоретических расчетов на суперкомпьютерном комплексе «МГУ Ломоносов», впервые, была предложена DFT-модель, позволяющая описывать как сам процесс имплантации единичных атомов в подповерхностные слои Ge(111), так и электронные и спиновые свойства получаемых систем.
15 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа: 4.1. Методами сверхвысоковакуумной сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии была изучена адсорбция фторированных фуллеренов С6-F18 на поверхность меди Cu(001). Было показано, что при субмонослойных покрытиях молекулы адсорбируются преимущественно вдоль моноатомных ступеней, разделяющих соседние террасы. При увеличении степени покрытия поверхности молекулами наблюдался рост упорядоченных молекулярных структур на террасах. С ьтечением времени на поеврхности формировались новые структуры, связанные с распадом молекул фторированных фуллеренов. Было установлено, что взаимодействие фтора с поверхнстью меди приводит к формированию поверхностной реконструкции (222)R45. 4.2. Методами численными моделирования было показано, что во время адсорбции молекула С60F18 теряет три иона фтора, образуя молекулы C60F15. Энергия связи молекулы с поверхностью составляет 1.64 эВ. С течением времени оставшиеся ионы фтора взаимодействуют с поверхностью меди Cu(001). При распаде изначально сформированных на поверхности островков, состоящих из молекул C60F15, происходит образование новых островков, содержащих молекулы С60. Энергия связи ионов фтора с молекулой С60 составляет 3.80 эВ на ион, что меньше энергии адсорбции иона фтора на поверхности меди (4.27 эВ) 4.3. Исследованы оптические и нелинейно-оптические свойства двумерных планарных массивов наночастиц золота, расположенных в матрице магнитного диэлектрика (железо-иттриевого граната). Показано, что в спектрах отражения и пропускания структур с разным значением пространственного периода наблюдается ряд особенностей, обусловленных возбуждением локальных поверхностных плазмонов в наночастицах золота (соответствующая особенность расположена в спектральном диапазоне 550-650 нм), а также коллективных эффектов переизлучения наночастиц, проявляющийся в виде минимума в спектре пропускания. Спектральное положение данного минимума пропускания зависит от периода структуры и смещается в длинноволновую область спектра с его увеличением. Показано, что вблизи указанных плазмонных спектальных особенностей наблюдается возрастание интенсивности оптической второй гармоники, что связано со спектральным усилением локального оптического поля на несущей частоте вблизи металлических наночастиц. 4.4. Исследованы нелинейно-оптические свойства регулярных массивов композитных нанодисков состава Au/MgF2/Au, расположенных на поверхности кристаллического кварца в виде квадратной решетки элементов. Экспериментально и теоретически изучена резонансная структура спектров интенсивности оптической второй гармоники, проведен расчет спектров пропускания и отражения. Обнаружено усиления интенсивности генерации оптической гармоники в области резонансного возбуждения магнитного дипольного резонанса в наночастицах. 4.5. С использованием метода накачка – зондирование экспериментально исследована динамики оптического линейного и нелинейного отклика топологических изоляторов теллурида и селенида висмута. На основании полученных результатов по генерации время-разрешенной второй гармоники определена структура спектров фононных мод в тонких структурах на основе теллурида висмута, продемонстрирована их чувствительность к поляризации излучения накачки и второй гармоники. Показано, что в случае генерации второй гармоники в спектрах проявляются три когерентные фононные моды, отсутствующие в спектрах линейного оптического отклика. На основании анализа симметрии процесса генерации поверхностно-чувствительной второй гармоники выявлено возбуждение поверхностной оптической фононной моды в теллуриде висмута 4.6. Исследованы оптические и нелинейно-оптические свойства образцов плазмонных метаматериалов, состоящих из упорядоченных комбинированных дисков Au/SiO2/Au с толщинами слоев Au 35 и 40 нм, SiO2 – 8 нм и 10 нм. Для всех использованных комбинаций толщин слоев золота и диэлектрической прослойки наблюдаются два резонанса: электрический (на коротких длинах волн) и магнитный (на больших длинах волн), что позволяет сделать утверждение о наличии у наноструктур оптического магнетизма в ближнем ИК-диапазоне. Наблюдается значительное усиление генерации третьей оптической гармоники (ТГ) в спектральной области возбуждения магнитного резонанса: максимальное значение усиления составляет 200 для образца 40-10-40, если сравнить ТГ на длинах волн 1210 нм и 1350 нм. Данное усиление объясняется увеличением амплитуды напряженности электрического поля на частоте накачки вблизи золотых частей нанодисков.
16 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа: 1. Методом оптической и магнитооптической спектроскопии изучены свойства магнитных плазмонных кристаллов с различными структурными параметрами: измерены спектры коэффициента пропускания, прохождения, магнитооптического интенсивностного эффекта в отраженном или проходящем свете. Исследованы особенности магнитооптических эффектов в спектральных диапазонах, соответствующих пересечению различных резонансных мод: плазмон-поляритонов разных порядков и волноводных мод в слое магнитного диэлектрика. Проведен анализ спектров интенсивности и фазы волны второй оптической гармоники, выявлены параметры резонансов Фано, их связь с параметрами исследуемой структуры. 2. Изучены линейные и нелинейные оптические и магнитооптические эффекты в квадратной решетке отверстий в нанопленке пермаллоя. Изучена роль анизотропии структуры в параметрах линейного и нелинейного магнитооптических эффектов Керра в периодической магнитной структуре, развита модель оптических и магнитооптических эффектов, хорошо описывающая наблюдаемые эффекты. 3. Методом микроскопии второй оптической гармоники исследованы механизмы формирования нелинейно-оптического отклика планарных хиральных метаматериалов, образованных структурами в форме плоской спирали, размер одного элемента составляет 1 мкм. Построены карты распределения интенсивности второй оптической гармоники от таких структур, показано, что в зависимости от геометрии возбуждения наблюдается разная картина распределения областей локализации электромагнитного поля. Измерено состояние поляризации излучения от областей локализации поля в пределах отдельных элементов структуры. 4. Проведено исследование адсорбции атомарного водорода на поверхностях силицена и германена с целью выявления возможности их использования в качестве потенциальных материалов для хранения водорода и применения в качестве составных элементов в новых устройствах наноэлектроники. 5. Методом спектроскопии генерации третьей оптической гармоники в геометриях «на пропускание» и «на отражение» исследованы нелинейно-оптические свойства образцов метаматериалов, состоящих из упорядоченных кремниевых нанодисков. Проведена интерпретация полученных спектров с указанием роли возбуждения резонансов Ми. Проведен расчет эффекта фотоиндуцированного изменения положения резонансов Ми кремниевых нанодисков комбинацией метода анализа модели Друде с неравновесным распределением фотоиндуцированных свободных носителей и метода конечных разностей во временной области. 6. Методом фотонно-силовой микроскопии в оптическом пинцете проведено экспериментальное наблюдение передачи импульса поверхностных электромагнитных волн, возбуждаемых на поверхности фотонных кристаллов, одиночным коллоидным микрочастицам, оптически захваченным в субволновой окрестности поверхности фотонного кристалла. Развита численная методика восстановления пространственного профиля потенциала поверхностной электромагнитной волны по двумерным картам (нормальной и тангенциальной компонент) сил, действующих на зонд со стороны поверхностной электромагнитной волны.
17 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа:
18 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа: 1) Методом накачка-зондирование показано, что амплитуда и фаза прецессии намагниченности в одномерных магнитоплазмонных кристаллах на основе решетки золота, нанесенной на поверхность феррит-граната, определяется возбуждением поверхностного плазмон-поляритона на границе раздела золото-гранат, генерирующего эффективное магнитное поле в пленке феррит-граната. Показано, что эффективность возбуждения субтерагерцовой прецессии намагниченности в такой структуре возрастает на два порядка по величине при резонансном возбуждении поверхностного плазмон-поляритона по сравнению с нерезонансным возбуждением циркулярной накачкой. 2) Исследованы эффекты возбуждения резонаторных мод шепчущей галереи (МШГ) и Фабри-Перо в органических микроструктурах. Методами нелинейно-оптической спектроскопической микроскопии показано, что в спектре линейной, двухфотонной и трехфотонной люминесценции наблюдаются спектральные максимумы, соответствующие таким резонаторным модам. На основании изучения зависимости интенсивности нелинейного оптического отклика в отдельной моде от мощности излучения накачки обнаружен переход фотолюминесценции в режим лазерной генерации, определены пороги по мощности данного эффекта. Механизм относительно низкого порога лазерной генерации связан с эффектами локализации электромагнитного поля накачки в приповерхностной области микроструктур при возбуждении резонансных мод. 3) Методами нелинейно-оптической спектроскопии исследованы объемные матрицы пористого кварца с наночастицами серебра. Обнаружено резонансное усиление генерации второй оптической гармоники и нелинейного поглощения в окрестности резонанса локального плазмона в наночастицах серебра. Показано, что резонансное возрастание нелинейно-оптического отклика связано с усилением локального поля вблизи наночастиц и определяет перспективность применения структур на основе пористых прозрачных матриц в спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния. 4) Методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) исследовано влияние cтепени покрытия поверхности Cu(001) молекулами фторфуллеренов на рост хорошо упорядоченных структур галогенидов меди. Молекулы фторфуллеренов, осаждаемые на поверхность Cu(001), начинают терять атомы фтора. Постепенная потеря молекулами атомов фтора ведет к возникновению на поверхности Cu(001) 2D газовой фазы, из которой с течением времени зачинает зарождаться F-индуцированная структура. Дальнейшая динамика роста F-индуцированных структур напрямую зависит от степени начального покрытия поверхности Cu(001) молекулами фторфуллеренов. При малой степени покрытии (<0.3 монослоя) рост F-индуцированных структур вообще не наблюдается, или рост происходит очень локально. В случае увеличения степени покрытия поверхности Сu(001) молекулами (> 0.5 монослоя) наблюдается интенсивный рост новых F-индуцированных поверхностных структур. Зарождение F-индуцированных структур из 2D-газовой фазы начинается через несколько часов, и на первом этапе образуется «переходная» фаза, которая занимает значительную часть поверхности Cu (001), свободной от молекул фторфуллерена. Стабильная фаза галогенида меди (2√2×√2)-R45◦ образуется, если молекулы фторфуллерена расположены на поверхности Cu(001) в течение периода времени около ста часов. Для определения химической трансформации молекул фторфуллеренов на поверхности Cu(001) были проведены РФЭС измерения уровней C1s, F1s, Cu2p. В качестве источника атомов фтора для повышения чувствительности РФЭС к атомам фтора были выбраны молекулы C60F48. Во всех РФЭС измерениях покрытие поверхности Cu(001) молекулами C60F48 составляло ~ 1 монослоя. Полученные в экспериментах зависимости интенсивности сигнала от энергии связи демонстрируют развитие 2p энергетических уровней меди со временем. Пик 2p3/2, расположенный на уровне 932.7 эВ и пик 2p1/2 при 952.5 эВ, всегда находятся в одном и том же положении (с точностью 0.1 эВ) для чистой меди и после осаждения на поверхность Cu(001) молекул C60Fn. Структура дублета, видимая до пиков 2p3/2 и 2p1/2, является стандартной сателитной структурой из-за немонохроматического излучения линии Mg Kα. Наблюдаемые сателлитные пики при 936 эВ и 956 эВ для спектров после адсорбции C60Fn указывают на наличие более чем одной конфигурации конечного состояния в фотоэлектронном процессе атомов меди. Возникновение сателлитных пиков в конечной конфигурации электронных состояний типично для оксида меди и дигалогенидов. Появление пиков-спутников Cu 2p обусловлено взаимодействием медь-лиганд, которое меняет экранирование дырки в остовных уровнях меди при фотоэлектронном возбуждении. Следовательно, спутниковая структура спектра РФЭС указывает на образование структура фторы на поверхности меди. Спектры C1s на имеют три доминирующих пика. Первый пик, расположенный при 284.5 - 285 эВ, типичен для образования связей С-С и соответствует атомам углерода в молекулах фуллеренов, связанных с атомами фтора. Интенсивность этого пика возрастает со временем. Второй пик в спектре РФЭС (288.7 эВ для молекул сразу после осаждения) отвечает за связывание C-F. Его положение сдвигается до меньшей энергии связи (288.0 эВ) со временем. Относительная интенсивность пика уменьшается, указывая на потерю концентрации атомов фтора в молекулах C60Fn. Данные C1s показывают, что молекула фторфуллерена начинает терять некоторые атомы фтора сразу после адсорбции, что хорошо согласуется с СТМ результатами. Положение пика F1s при 687.3 эВ типично для фтор-углеродной связи. Плечо, наблюдаемое на РФЭС кривых при 684 эВ, отвечает за взаимодействие атомов фтора с поверхностью Cu (001). Относительная интенсивность плеча растет, а с течением времени интенсивность компонента F-C уменьшается. Таким образом, было проанализировано образование фазы галогенида меди в результате эволюции молекулы фторфуллерена на поверхности Cu(001). Изменение начального покрытия C60Fn позволяет обеспечить контролируемую доставку атомов фтора на поверхность. 5) Показана возможность управления нестационарными спин-поляризованными токами при туннелировании через связанные квантовые точки с кулоновскими корреляциями за счёт изменения приложенного напряжения. 6) Показана возможность увеличения степени перепутанности двухэлектронных состояний в связанных квантовых точках после подключения их к резервуару. 7) Исследована динамика спиновой инжекции, возникающей в результате спин-зависимого туннелирования в системе: квантовая яма – магнитная примесь. Обнаружено, что кулоновское взаимодействие локализованных на примеси электронов приводит к увеличению спиновой поляризации неравновесных электронов в квантовой яме. Список публикаций: 1. A.L. Chekhov, A.I. Stognij, T. Satoh, T.V. Murzina, I. Razdolski, A. Stupakiewicz, Surface plasmon-mediated nanoscale localization of laser-driven sub-THz spin dynamics in magnetic dielectrics. NanoLetters 18, 2970−2975 (2018). DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00416 IF=12.08 2. I.A. Kolmychek, A.R. Pomozov, A.P, Leontiev, K.S. Napolskii, T.V. Murzina, Magneto-optical effects in hyperbolic metamaterials. Optics Letters, 43, №16, 3917-3920. https://doi.org/10.1088/1612-202X/aa9b23 IF=3.589 3. D. Venkatakrishnarao, E.A. Mamonov, T.V. Murzina, R. Chandrasekar. Advanced Organic and Polymer Whispering-Gallery-Mode Microresonators for Enhanced Nonlinear Optical Light. Advanced Optical Materials, 6, 1800343 (2018), DOI: 10.1002/adom.201800343 IF=7.43 4. E.A. Mamonov, A.I. Maydykovskiy, N.V. Mitetelo, D. Venkatakrishnarao, R. Chandrasekar, T.V. Murzina. Whispering gallery modes in two-photon fluorescence from spherical DCM dye microresonators. Laser Physics Letters, 15, №3, 035401 (2018). https://doi.org/10.1088/1612-202X/aa9b23 IF=2.24 5. Н.В. Митетело, C.E. Свяховский, А.Д. Гартман, А.А. Кудринский, Т.В. Мурзина, А.И. Майдыковский, Усиление нелинейно-оптических эффектов в пористых композитных плазмонных структурах. Письма в ЖЭТФ, 107, 5, 315 (2018). 6. A.L. Chekhov, P.V. Naydenov, M.N. Smirnova, V.A. Ketsko, A.I. Stognij, T.V. Murzina, Magnetoplasmonic crystal waveguide. Optics Express, 26, №16, 21086 (2018). doi: 10.1364/OE.26.021086 IF=3.356 7. В.Б. Новиков, А.А. Насонов, А.И. Майдыковский, Т.В. Мурзина. Усиление генерации второй оптической гармоники гибридными плазмон-фотонными микрорезонаторами. Письма в ЖЭТФ, 108, №5, 316-321 (2018). DOI 10.1134/S0370274X18170046 8. А.Р. Помозов, И..А..Колмычек, Е.А. Ганьшина, О.Ю. Волкова, А.П. Леонтьев, К.С. Напольский, Т.В. Мурзина. Оптические эффекты в магнитных гиперболических метаматериалах. Физика твердого тела, 60, № 11, с. 2224-2228 (2018) 9. J. Ravi, D. Venkatakrishnarao, C. Sahoo, S.R.G. Naraharisetty, N. Mitetelo, A. Ezhov, E. Mamonov, T. Murzina, R. Chandrasekar, A two-photon pumped supramolecular upconversion microresonator. Chem.Nano.Materials, 4, 764 (2018). DOI: 10.1002/cnma.201800196 IF=3.173 10. И.А. Колмычек, Е.А. Мамонов, Т.В. Мурзина. Поляризационные эффекты при генерации оптической второй гармоники в киральных наноструктурах. ЖЭТФ, 154, 2 (8), 429–444 (2018). 11. Oreshkin, Andrey I.; Muzychenko, Dmitry A.; Oreshkin, Sergey I.; et al., Real-time decay of fluorinated fullerene molecules on Cu(001) surface controlled by initial coverage, NANO RESEARCH, Volume: 11 Issue: 4 Pages: 2069-2082 (2018). 12. Oreshkin, A. I.; Muzychenko, D. A.; Oreshkin, S. I.; et al., Fluorinated Fullerene Molecule on Cu(001) Surface as a Controllable Source of Fluorine Atoms, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, Volume: 122 Issue: 42 Pages: 24454-24458 (2018). 13. Oreshkin, S. I.; Muzychenko, D. A.; Oreshkin, A. I.; et al., Study of the Initial Stage of Fluorinated C60F18 Fullerene Adsorption on the Cu(001) Surface, JOURNAL OF SURFACE INVESTIGATION Volume: 12 Issue: 5 Pages: 866-871 (2018) 14. Р.З. Бахтизин, А.И. Орешкин, Д.А. Музыченко, С.И. Орешкин, В.А. Яковлев, Атомно-масштабные исследования адсорбции молекул фторфуллеренов на поверхности твердых тел, ПОВЕРХНОСТЬ. РЕНТГЕНОВСКИЕ, СИНХРОТРОННЫЕ И НЕЙТРОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, № 1, с. 1–10 (2019). 15. Collective spin correlations and entangled state dynamics in coupled quantum dots Maslova N.S., Arseev P.I., Mantsevich V.N. в журнале PHYSICAL REVIEW E, том 97, с. 022135 16. Dynamic spin injection into a quantum well coupled to a spin-split bound state Maslova N.S., Rozhansky I.V., Mantsevich V.N., Arseev P.I., Averkiev N.S., Lahderanta E. в журнале Physical Review B, издательство American Physical Society (United States), том 97, с. 195445 17. Non-stationary spin-polarized currents tuning in correlated quantum dot Mantsevich V.N., Maslova N.S., Arseyev P.I. в журнале JETP Letters, издательство Maik Nauka/Interperiodica Publishing (Russian Federation), том 108, № 7, с. 485-491 18. The effect of external magnetic field changing on the correlated quantum dot dynamics Mantsevich V.N., Maslova N.S., Arseev P.I. в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials, издательство Elsevier BV (Netherlands), том 456, с. 194-198
19 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа: Краткое описание выполненных работ: Экспериментально исследовано возбуждение мод шепчущей галереи (МШГ) связанных микрорезонаторов сферической формы, синтезированных методом самоорганизации из растворов красного красителя DCМ, а также бинола. С использованием метода нелинейно-оптической микроскопии показано, что для близкорасположенных микрочастиц с диаметром 6-8 мкм наблюдается удвоенный набор собственных МШГ в спектре двухфотонно-возбуждаемой люминесценции. На основании численных расчетов показано, что расщепление мод МШГ выражено наиболее сильно при расстоянии между ближайшими друг к другу точками микросфер около 150 нм. С использованием метода нелинейно-оптической микроскопии изучены эффекты волноводного распространения света в микростержнях на основе кирального вещества бинола. Продемонстрировано распространение излучения на частотах двухфотонной люминесценции, второй и третьей оптических гармоник, при этом константы затуханияв активном волноводе на основе бинола составили 0.14+/-0.1 ….. 0.22+/-0.2 dB/micron. Показано, что в нелинейно-оптическом отклике круговой дихроизм активных волноводов их бинола составляет около 10% для двухфотонной люминесценции, тогда как на частотах второй и третьей оптических гармоник эти значения в 2-3 раза ниже. Исследованы частотно-угловые спектры отражения и пропускания упорядоченных массивов наностержней золота, расположенных в матрице анодированного оксида аллюминия, а также аналогичных структур, в структуру которых добавлены магнитные элементы: сплошная пленка никеля толщиной около 20 нм, либо сегменты наностержней также из никеля. Показано, что для всех структур в их оптических спектрах наблюдается усиленное поглощение в окрестности длины волны 570 нм, соответствующей особой точке полюса диэлектрической проницаемости, а также 800 нм при наклонном падении зондирующего излучения, - данная длина волны соответствует нулю диэлектрической проницаемости. Методом спектроскопической эллипсометрии определены спектральные зависимости состояния поляризации таких структур в окрестности этих особых дисперсионных точек, показано, что вблизи них увеличивается эллиптичность проходящего излучения. Методом конечных разностей во временной области выполнено численное моделирования дисперсии и локальных оптических эффектов в массивах наностержней металла в диэлектрической матрице. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследована функционализация поверхности меди путем распада молекул C60F48 при субмонослойном и монослойном покрытии кристалла Cu(001). При комнатной температуре молекулы фторированного фуллерена на поверхности меди начинают терять атомы фтора сразу после адсорбции. Спектры уровня C1s указывают на значительное уменьшение связей C-F в фуллереновом остове при субмонослойном покрытии и постепенную потерю фтора со временем при ионослойном покрытии поверхности. Энергетическое положение пика C-F в спектре C1s является функцией текущего содержания фтора в молекуле во время разложения. Спектр 1s фтора на поверхности меди имеет два пика, характеризующих связи F-C с фуллереновым остовом и связи F-Cu при более низкой энергии связи. Энергетические положения обоих пиков зависят от содержания фтора на фуллереновом остове и поверхности меди. Спектры Cu 2p для покрытия субмонослоя показывают лишь незначительные изменения. Между тем, линия Cu2p после адсорбции монослоя указывает на возникновение дифторида меди. Объединенный анализ спектров F 1s, C 1s и Cu2p объясняет процесс потери фтора с последующим фторированием поверхности меди в зависимости от покрытия молекулы. Показано, что сканирующая туннельная микроскопия позволяет разрешить не только кластерную, но и атомную структуру поверхности объемного металлического стекла в условиях сверхвысокого вакуума. Наблюдаемые изображения поверхности объемного металлического стекла Ni-Nb хорошо воспроизводятся и объясняются с помощью моделирования с использованием теории функционала плотности. Построенная диаграмма плотности электронных состояний позволила объяснить относительно большие межатомные расстояния, наблюдаемые с помощью СTM, по сравнению с найденными методом дифракции рентгеновских лучей. Такое поведение связано с электронным взаимодействием между зондирующем острием и составляющими элементами металлического стекла, приводящим к ситуации, когда только атомы Ni видны при приложенном потенциале (отрицательное напряжение смещения). Экспериментально полученные результаты объясняют наблюдаемые методом СТМ атомные топологические изображения. Методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и туннельной спектроскопии в условиях сверхвысокого вакуума исследованы начальные стадии адсорбции молекул фторированных фуллеренов С60F18 на поверхностях Si(111)-7×7, Si(001)-2×1 и Cu(001)-1 ×1. СТМ-изображения отдельных молекул и результаты расчетов полной энергии из первых принципов показали, что полярные молекулы С60F18 взаимодействуют с подложкой при ориентации атомов фтора в направлении к поверхности. Установлено, что молекулы фторфуллеренов позволяют локально модифицировать поверхность Si в нанометровом масштабе путем ее локального травления. Сопоставление экспериментальных и компьютерных СТМ-изображений показало, что в процессе исследования атомы F переходят на поверхность Si. Энергия связи фтора на поверхности Si почти в два раза выше по сравнению с энергией связи с молекулой С60. На поверхности Cu(001) скорость процесса распада молекул фторфуллеренов зависит от начальной степени покрытия поверхности. Молекулы С60F18 вначале образуют двумерные островки, состоящие из молекул С60 и молекул С60Fn, частично потерявших атомы F. Методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и моделированием на основе теории функционала плотности изучено формирование германеновых фаз на поверхности Al(111) при субмонослойном покрытии поверхности. Экспериментальные результаты показали, что обе германовые фазы зарождаются и растут независимо друг от друга и независимо от температуры Al подложки в широком температурном диапазоне от 27 до 200°C. Было показано, что СТМ-изображения с гексагональным контрастом дают правильно разрешенную структуру для обеих наблюдаемых фаз германена, в то время как сотовый контраст является результатом искусственного разрешения СTM, вызванного острием. Из расчетов из первых принципов следует существование атомных моделей с сильно изогнутым германеном (2×2)/Al(111)(3×3) и (√3×√3) R30°/Al (111)(√7×√7)R(± 19,1°) с одним из восьми и одним из шести атомов Ge, выступающими вверх, соответственно, которые последовательно описывают экспериментально наблюдаемые СТМ-изображения как для однодоменных, так и для многодоменных поверхностных фаз. Экспериментальные результаты показали, что зарождение и рост германена на поверхности Al(111) приводят к сильным модификациям поверхности Al даже при комнатной температуре, что может способствовать формированию сплава Al-Ge ввиду высокой химической активности Ge, которая была проигнорирована в недавних исследованиях. Роль атомов Al в образовании фаз (3×3) и (√7×√7) R(± 19,1°) германена заслуживает тщательного изучения в будущем, что может быть важным шагом на пути создания больших покрытий германена на поверхности алюминия. Для квантовых точек или атомов, взаимодействующих с электромагнитным полем в полости (или микрорезонаторе) исследована неравновесная статистика и кинетика резонаторной моды в присутствии слабой накачки и взаимодействия с резервуаром. Показано, что в области бистабильности резонаторной моды, состояния с большей амплитудой колебаний всегда сжатые. Степень сжатости определяется отношением расстройки к нелинейности. Обнаружено, что вырождение квазиэнергетических уровней приводит к генерации сжатых состояний.
20 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа:
21 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа:
22 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа:
23 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Нелинейно-оптическая и туннельная спектроскопия и микроскопия поверхности и наноструктур
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".