Образование кристаллических и фрактальных структур в ансамблях наночастиц и плазменных средах под действием оптического излучения

• Автор: Исаев, Иван Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

Глава 2. Структурная самоорганизация агрегатов наночастиц и модели их роста. Оптические свойства

2.1. Макроскопическая структура агрегатов наночастиц, их фрак-

тальная размерность и макроскопическая анизотропия. Методы определения фрактальной размерности

2.2. Модели роста фрактальных агрегатов

2.3. Модель кристаллизации коллоидных систем

2.4. Локальная структура агрегатов наночастиц

2.5. Спектры экстинкции агрегатов плазмонно-резонансных наночастиц

2.5.1. Основные уравнения метода связанных диполей

Глава 3. Физические механизмы оптической памяти нанокомпозитов на основе неупорядоченных агрегатов плазмонно-резонансных наночастиц
3.1. Введение
3.2. Экспериментальные данные
3.3. Метод
3.4. Зависимость формы и положения спектрального провала от
механизма фотомодификации
3.5. Исследование спектральных изменений при фотомодификации
в рамках комбинированной модели воздействия
3.5.1. Зависимость формы и положения провала от числа частиц в агрегате и параметров усреднения результатов .
3.5.2. Влияние характеристик излучения на форму фотомо-дификационного спектра
3.6. О причинах сдвига фотомодификационного провала относительно лазерной длины волны
Глава 4. Фотофизические процессы в дисперсных системах вблизи межфазной поверхности и фотостимулированная коагуляция золей металлов
4.1. Уравнения и условия, используемые в модели формирования ДЭС
4.2. Исследование формирования двойного электрического слоя наночастицы методом броуновской динамики
4.3. Электростатическое взаимодействие наночастиц с ДЭС в золях металлов
4.4. Фотостимулированная агрегация гидрозолей металлов
4.5. Фотостимулированная агрегация аэрозолей металлов
4.5.1. Размерные, включая квантово-размерные эффекты
4.5.2. Эмиссия фотоэлектронов
4.5.3. Захват электронов
4.5.4. Кинетика агрегации золя в условиях взаимного разнополярного заряжения
4.6. Результаты
Глава 5. Фотостимулированная кристаллизация плазмы в вязкой фотонной среде
5.1. Описание модели

5.1.1. Кулоновское взаимодействие ионов
5.1.2. Тепловое взаимодействие ионов с фоном
5.1.3. Взаимодействие со световым полем: сила спонтанного
светового давления
5.1.4. Флуктуационный нагрев
5.2. Результаты
Заключение
Литература
Приложение А. Методы повышения точности итерационных расчетов
Приложение Б. Разработка методов оптимизации и ускорения итерационных расчетов

дом шаге итерации М находится из известных сил, действующих на каждую частицу в агрегате: М = М + йМ; гШЕ = Б; х (щ — гс).
Модель позволяет учесть взаимодействие диполей, наведенных на частицах во внешних электрических (постоянных или низкочастотных) полях [108], учесть силы упругости, возникающих при деформации адсорбционного слоя в процессе столкновения сферических частиц (см., напр., [2, 113]), а также силу вязкого трения. В отсутствие последнего фактора и проявления сил отталкивания, столкновения частиц, в зависимости от высоты потенциального барьера, всегда заканчиваются либо их коагуляцией в главном потенциальном минимуме (за счет потенциала ван-дер-ваальса, который надежно скрепляет частицы), либо разлетом. В обсуждаемой версии модели не рассматривается переход части кинетической энергии сталкивающихся частиц в их внутреннюю энергию, при этом условием слипания частиц является их сближение на заданное межчастичное расстояние.
2.3. Модель кристаллизации коллоидных систем
Процессы структурной самоорганизации коллоидных систем при коагуляции наночастиц определяются формой потенциала межчастичного взаимодействия и, в зависимости от этого, заканчиваются образованием неупорядоченных агрегатов фрактального типа, периодических коллоидных структур или ассоциатов смешанного типа, включающих в себя субагрегаты с квазиу-порядоченным расположением частиц [1, 43, 58, 63, 109, 114-117].
На рис. 2.5 показаны фрагменты 2Б и ЗБ ПКС, состоящие из различного числа частиц, диаметром 12 нм, образовавшиеся в процессе броуновского блуждания наночастиц и их случайных столкновений. Уменьшение относительной степени дефектности с ростом числа частиц объясняется снижением вклада границы, являющейся сплошным дефектом.