Локализация оптического возбуждения в коллоидных агрегатах серебра

• Автор: Данилова, Юлия Эдуардовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ЛОКАЛИЗАЦИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В КОЛЛОИДНЫХ АГРЕГАТАХ СЕРЕБРА
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§1. Оптические свойства изолированных микрочастиц
1.1. Линейное поглощение
1.2. Нелинейно-оптические свойства
§2. Оптические свойства агрегатов микрочастиц
2.1. Типы агрегатов и виды агрегации. '
2.2. Спектры поглощения малых линейных кластеров
2.2. Большие агрегаты, обзор теоретических методов
§3. Метод связанных диполей
3.1. Поглощение
3.2. Фактор усиления локального поля
3.3. Усиление нелинейных, оптических процессов
§4. Локализация возбуждений во фракталах
§5. Постановка задачи и содержание работы
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ И СТРУКТУРЫ СЕРЕБРЯНЫХ КОЛЛОИДОВ
§1. Объект исследования
1.1. Зонная структура серебра
1.2. Диэлектрическая проницаемость
1.3. Температурная зав исим,ость диэлектрической проницаемости.

§2. Методы измерений
§3. Характеристика коллоидов - структура, спектры поглощения
3.1. Коллоид, полученный боргидридным методом: Ад (борг)
3.2. Коллоид Ag(EDTA)
3.3. Коллоид, приготовленный методом Кэри JJu: Ag(Carey Lea).
ЗД. Этанолъный коллоид Ад(ПВП).
3.5. Колларгол.
3.6. Золотые коллоиды.
§4. Сопоставление экспериментальных спектров поглощения с теорией.
4-1. Фрактальная размерность.
4-2. Форма и ширина спектров.
4-3. Амплитуда поглощения.
4-4 Скейлинг.
4-5. Фактор усиления.
§5. Выводы.

Глава 3. ФОТОМОДИФИКАЦИЯ КЛАСТЕРОВ КАК ПРОЯВЛЕНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ МОД. 64 Введение
§1. Спектральные и энергетические характеристики фотомодификации
1.1. Приготовление образцов и используемая лазерная техника.
1.2. Форма спектральных провалов
1.3. Пороговая энергия фотомодификации
1-4 Ширина провалов
1.5. Облучение пикосекундными им,пульсами
1.6. Поляризационные зависимости провалов. 72 §2. Электронно-микроскопическое исследование
фотомодификации. Длина локализации
2.1. Введение
2.2. Наблюдение локальной фотомодификации
2.3. Обсуждение
§3. Механизмы фотомодификации
3.1. Введение
3.2. Нагрев микрочастицы лазерным, импульсом
3.3. Объединение частиц
3.4 Другие возможные причины фотомодификации
3.5. Заключение
§4. Выводы
Глава 4. ГИГАНТСКАЯ НЕЛИНЕЙНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ КОЛЛОИДНЫХ АГРЕГАТОВ. 102 Введение
§1. Методика измерений
§2. Измерение восприимчивости |х(3)|
§3. Фактор усиления
§4. Механизмы нелинейности
§5. Влияние фотомодификации
§6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
Библиография

1.1. Зонная структура серебра.
Строение электронной оболочки атома серебра имеет вид 122з2р632р6іі10452р6(і105.з1. В массивном серебре пять сРэлектронов четвертой оболочки и один Б-электрон пятой оболочки образуют шесть зон. Пять нижних почти плоских зон находятся на несколько эВ ниже уровня Ферми, и называются сі-зонами. Шестая, так называемая в-р зона или зона проводимости, имеет вид близкий по виду к зоне свободных электронов, то есть почти параболический, а эффективная масса очень близка к массе свободного электрона. Оптические свойства серебра определяются этими шестью зонами. Если энергия падающего фотона превышает минимальное расстояние между <1- и (э-р) - зонами, то возможен переход электрона из сі-зоньї в зону проводимости. Край межзонного поглощения приходится на 3.98эВ.
1.2. Диэлектрическая проницаемость.
Как известно, диэлектрическая проницаемость массивного металла имеет вид б

Уо+£)&' где вклад свободных электронов описывается формулой Друде бд = 1 — —, а £;(, - относится к межзонным переходам.
На Рис.6 приведены графики для е' и б". Сплошными линиями обозначены е‘ = п2 — к2 и е" = 2пк, полученные из констант массивного серебра по данным [68]. Пунктиром обозначены е'в = 1 — и £д = 'йЛи$'£п) Здесь юр = 1.38 1016сек'“1
- плазменная частота, а Г = 1014сек-1 - константа релаксации. По Рис.6а видно, что формула Друде практически точно описывает экспериментальные значения б" для А > 820 мл. Резкий подъем на А < 330м.,и соответствует началу межзонного поглощения. В промежуточной области длин волн 330мм < А < 820мл отклонение от формулы Друде скорее всего связано с остаточным поглощением, которое обусловлено такими несовершенствами структуры металла как точечные дефекты, включения (такой вывод для Аи сделан в работе [69]). Поскольку вклад остаточного поглощения в б" достаточно велик, в промежуточной области длин волн необходимо пользоваться экспериментальными значениями, а не формулой Друде.
Реальная часть е' — п2 — к2 во всей рассматриваемой области А = 300 — 1300мл отличается от на величину дІЬ, которая является вкладом от межзонного члена и плавно возрастает от значения ~ 3.8 — 5.6 в области 280-420 нм до значения ~ 9 для