Спектральні прояви близькопольової взаємодії в планарних плазмонних наноструктурах

Дисертацію присвячено: встановленню фізичних механізмів гібридизації поверхневої плазмонної моди 2D-моношару металевих наночастинок та поверхневої плазмонної поляритонної моди поверхні металу, наслідком якої є утворення колективної плазмонної щілинної моди в планарних плазмонних наноструктурах резонаторного типу «моношар наночастинок (НЧ) металу / діелектрична плівка / поверхня металу»; дослідженню ефектів впливу характеристик зазначених наноструктур на ефективність збудження щілинної моди; дослідженню ефектів плазмонного підсилення оптичних процесів у молекулах, розташованих в плазмонних нанорезонаторах; аналізу можливості застосування зазначених плазмонних резонаторних наноструктур як бази для розробки плазмонних пристроїв, в яких є потреба в плавній контрольованій зміні оптичного відгуку, та високочутливих сенсорів для люмінесцентного детектування біомолекул. У дослідженнях використано наступні методи: спектроскопічні (поглинання, відбивання, фотолюмінесценція), мікроскопія (люмінесцентна, атомно-силова, просвічуюча та скануюча електронна), а також чисельні розрахунки, зокрема методом FDTD. У роботі проаналізовано спектральні характеристики екстинкції світла в системі «моношар НЧ Au / прошарок шелаку / плівка Al». Показано, що при зменшенні товщини прошарку шелаку плазмонна взаємодія підсилюється, наслідком чого є сильний червоний зсув піку плазмонного резонансу та нелінійна зміна інтенсивності з максимумом при товщині плівки шелаку ~70 нм. Показано, що використання планарних наноструктур «моношар НЧ металу/ плівка діелектрика/ плівка металу» дає можливість контрольовано змінювати спектральні характеристики піку екстинкції світла шляхом зміни розміру НЧ, міжчастинкової відстані та товщини діелектричного прошарку. Методами оптичної спектроскопії встановлено умови збудження плазмонної щілинної моди в планарних плазмонних наноструктурах різних типів. Виявлено збудження колективної щілинної моди плазмонного нанорезонатора «моношар наночастинок Au / прошарок шелаку / плівка Al»: при товщині прошарку шелаку < 30 нм у спектрах екстинкції внаслідок гібридизації поверхневої плазмонної моди шару НЧ та делокалізованої плазмонної поляритонної моди плівки металу з’являється новий пік, що відповідає щілинній моді системи. Експериментально зареєстровано фотолюмінесценцію біомолекул дАМФ достатньо високої інтенсивності при кімнатній температурі за рахунок плазмонного підсилення квантового виходу власної фотолюмінесценції нуклеотиду, що доводить ерспективність використання плазмонних метаповерхонь для високочутливого детектування біомолекул за кімнатних температур без додавання барвників чи міток.

Томчук А. В. Спектральні прояви близькопольової взаємодії в планарних плазмонних наноструктурах : дис. ...д-ра філос. наук : 104 - фізика та астрономія, 10 - природничі науки / Томчук Анастасія Вікторівна. - Київ, 2022. – 165 с.