Самосборка наноструктур в поле квазирезонансного лазерного излучения

• Автор: Ципотан, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Применение наноструктур и методы их формирования
1.1 Актуальность задачи формирования наноструктур
1.2 Методы создания наноструктур
1.2.1 Литография
1.2.2 Методы формирования наноструктур, основанные па самоорганизации
1.3 Оптические свойства малых частиц
1.3.1 Оптические свойства металлических наночастиц
1.3.2 Оптические свойства полупроводниковых папочастиц (квантовых точек)
1.3.3 Оптические резонансы малых диэлектрических чаешц, допировоппых ионами хрома Сгв '
1.5 Выводы к главе
Глава 2 Электродинамическое взаимодействие резонансных наночастиц
2.1 Модель диполь-дипольного взаимодействия частиц в ноле
2.2 Взаимодействие частиц с отличающимися параметрами
2.3 Оценка параметров па основе экспериментальных данных
2.4 Результаты численного моделирования энергии взаимодействия и спектров пары взаимодействующих частиц
2.4.1 Энергия взаимодействия пары частиц
2.4.2 Мнимая часть линейной восприимчивости пары частиц
2.5 Выводы к Главе
Глава 3 Фазовые соотношения и формирование комплексных структур
3.1 Фазовые соотношения
3.2 Формирование структур, состоящих из трех частиц
3.2.1 Две металлические и одна полупроводниковая частицы
3.2.2 Две полупроводниковые и одна металлическая частицы
3.2.3 Три полупроводниковые частицы

3.3 Параметр угловой селективности
3.4 Формирование структур из 4-х и более частиц
3.5 Выводы к главе
Глава 4 Самоорганизоваипос формирование пары частиц СсГГе. Результаты
экспериментов
4.1. Динамическая модель взаимодействия резонансных частиц в поле
4.1.1 Классификация процессов, определяющих время формирования пар частиц
4.1.2 Потенциал парного взаимодействия частиц
4.1.3 Модель броуновской динамики для описания процесса взаимодействия частиц с учетом парного потенциала
4.2 Оценка параметров среды и поля, необходимых для формирования нары частиц
4.2.1 Влияние частоты излучения па процесс формирование пары частиц .
4.2.2 Вероятность и время формирования структур от их взаимной ориентации
4.3 Экспериментальные результаты
4.3.1 Синтез квантовых точек СсГГс стабилизированных тиогликолсвой кислотой и триэтаполамином (СсГГс@ТОА+ТЕА)
4.3.2 Физические свойства синтезированных квантовых точек СсП'с@ТОА+ТГА
4.3.3 Экспериментальная установка и се параметры
4.3.4 Спектры поглощения образцов, полученных в ходе экспериментов по формированию пар из квантовых точек в квазирезопапсном поле
4.3.5 Метод оптической спектроскопии для анализа спектров поглощения эксперимен тальных образцов
4.3.6 Анализ спектров поглощения облученных образцов
4.5 Выводы к главе
Заключение
Список литературы
Введение
Уменьшение материальных объектов до манометровых размеров приводит к кардинальному изменению их свойств. Исследование этих свойств, и создание па их основе практически значимых иапоэлсментов с уникальными свойствами определяет, и па ближайшие годы будет определять основное направление развития науки о материалах. Основной проблемой развития технологии в этом направлениях является отсутствие простых методов, допускающих рсплецирование наноструктур, аналогичных фотолитографическим, лежащим в основе современной микроэлектроники, продвижение которых в манометровый диапазон ограничено дифракционным пределом. Использование более коротковолнового излучения и альтернативных способов экспонирования позволило уменьшить размеры получаемых структур, что, однако, не решает всех проблем из-за технических сложностей при их реализации. В связи с этим поиск, обоснование и исследование нетрадиционных подходов к формированию наноструктур с заданными параметрами приобретает первостепенную актуальность и практическую значимость.
Перспективным направлением для решения названных проблем, выглядит явление самоорганизации, широко распространенное в живой природе, позволяющее естественным образом формировать и воспроизводить очень сложные функциональные структуры. Очевидно, что при самоорганизованной сборке не требуется применения дополнительных технологических приемов, а рсплицирование достигается автоматически. Одним из недостатков такой самоорганизации является специфичность избирательных взаимодействий, приводящих к самоорганизованной сборке органических структур, и трудности их воспроизведения при необходимости использования неорганических материалов. Естественным развитием направления связанного с самоорганизацией является самосборка, основанная на физических воздействиях. При использовании таких методов возможно получение воспроизводимых результатов и, в отличие от химической самоорганизации, они позволяют создавать ст руктуры из материалов
/1) - поле, создаваемое /-ой частицей ансамбля в точке расположения /-й
частицы:

где Г]|=ц-1] — расстояние между /-й и/-и частицами.
Энергия взаимодействия /-1 о и у-го наведенных диполей будет иметь вид:
Таким образом, рассчитать энергию взаимодействия между частицами можно, решив систему из N уравнений относительно наведенных дипольных моментов каждой частицы, определяемых выражением (1).
Отметим, что диполь-дипольное приближение широко используется для решения подобных задач. Так в работе ]66] расчет спектра поглощения фрактального агрегата, содержащего металлические частицы, выполнен в этом приближении, и результаты расчета находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. В работе |67| показано, что влияние мультипольиого взаимодействия может быть учтено в диполь-дипольном приближении введением эффективного расстояния между частицами меньшего реального. В данной работе этого не делается, поскольку расстояние между частицами, при котором возникает максимум взаимодействия, превышает расстояние, па котором необходимо это учитывать.
Следует также отметить, что решение системы уравнений (1) для Двух одинаковых частиц, приведенное в работе |65|, является частным случаем взаимодействия частиц с различающимися параметрами (величина