Путём сочетания различных нелинейно-оптических свойств органической матрицы ORMOCER и содержащихся в ней ионно-синтезированных наночастиц серебра создан новый тип композиционного материала, проявляющий в зависимости от интенсивности фемтосекундного лазерного зондирования противоположные по знаку двухфотонное или насыщенное нелинейное поглощение.

Лаборатория радиационной физики КФТИ КазНЦ РАН.
Зав. лабораторией: д.ф.-м.н. Файзрахманов И.А.
Руководитель: Степанов А.Л.
Исполнители: Валеев В.Ф., Нуждин В.И., Файзрахманов И.А.

Впервые методом имплантации ионов Ag⁺ с энергией 30 кэВ и дозой 5•10¹⁶ ион/см² в органо-неорганическом композите ORMOCER были синтезированы наночастицы серебра, которые проявляли характерное плазмонное поглощение вблизи 400 нм. Методом Z-сканирования с использованием фемтосекундного лазера (λ=790°нм, длительность импульсов 150°фс) были исследованы нелинейно-оптические свойства композиционного материала Ag:ORMOCER. При этом был исследован процесс нелинейного оптического поглощения при возбуждении в спектральном диапазоне вдали от плазмонного поглощения наночастиц серебра. Экспериментально обнаружен эффект одновременного проявления различных по знаку двухфотонного (от ORMOCER) и насыщенного поглощений (от наночастиц серебра) в одном композиционном материале, состоящем из различных нелинейных сред. Наблюдаемый нелинейно-оптический эффект в композиционном материале с металлическими наночастицами представляет практический интерес в области сверхбыстрых оптических переключений, а также для синхронизации мод лазерного резонатора.

Рис. 1. Оптическое линейное пропускание (сверху) и нормированное нелинейное пропускание, регистрируемое при Z-сканировании (снизу) для лазерного излучения импульсами 150 фс на длине волны 790 нм: 1 – 100; 2 – 200; 3 – 400 мВт.

П. 7. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы.

Публикации:

1. Stepanov A.L., Ryasnyansky A., Ganeev R.: Nonlinear Optical Sensor on Metal Nanoparticles Synthesized by Ion Implantation, chapt. 2. «Nanotechnological Basis for Advanced Sensors» (Reithmaier J.P., Paunovic P., Kulisch W., Popov C., Petkov P., eds.), pp. 27-34. Berlin: Springer 2011.
2. Stepanov A.L.: Nonlinear Optical Properties of Transition Metal Nanoparticles Synthesised by Ion Implantation, chapt. 2. «Transition Metals: Characteristics, Properties and Uses » (Mishra A.K. W.T., ed.), pp. 22-48. New York: Nova Sci. Publ. 2011.
3. Stepanov A.L.: Nonlinear optical properties of implanted metal nanoparticles in various transparent matrixes. Rev. Rev. Adv. Mater. Sci. 27, 115-145 (2011)
4. Stepanov A.L., Nuzhdin V.I., Valeev V.V., Kreibig U.: Optical properties of metal nanoparticles. Proc. SPIE. vol. 7993, 79931Y(1-10) (2011)
5. Stepanov A.L.: Ion synthesis and nonlinear optical properties of metal nanoparticles. Proc. SPIE. vol. 7993, 79931Z(1-8) (2011)