Фотоиндуцированная перестройка молекул и молекулярных агрегатов в ближнем поле металлических наноструктур

• Автор: Торопов, Никита Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Оптические свойства и фотоиндуцированные изменения органических красителей в присутствии наночастиц благородных металлов. Обзор экспериментальных исследований
1.1 Методы создания металлических наноструктур
1.2 Связь оптических свойств металлических наноструктур с формой, размером и диэлектрической проницаемостью окружающей среды
1.3 Абсорбционные и флуоресцентные свойства органических соединений в присутствии наночастиц металлов
1.4 Строение молекул, спектры поглощения растворов и тонких пленок цианиновых красителей. Оптические методы исследования фотоиндуцированных изменений
1.5 Фото- и термостимулированные процессы в тонких пленках органических соединений
Глава 2 Модификация абсорбционных свойств тонких пленок цианиновых красителей в ближнем поле серебряных наночастиц
2.1 Методика приготовления наночастиц серебра, покрытых цианиновыми красителями, на поверхности прозрачного диэлектрика
2.2 Исследование морфологии и экстинкции металлических наночастиц
2.3 Взаимная модификация спектров поглощения тонких пленок красителей и наночастиц серебра. Случай моно-, ди- и трикарбоцианинов
2.4 Компонентный состав и поглощение тонких пленок в присутствии наночастиц серебра. Случай псевдоизоцианинов Глава 3 Флуоресценция тонких пленок красителей в присутствии

наночастиц серебра
3.1 Подготовка наночастиц, покрытых органическими молекулами. Измерительное оборудование
3.2 Модификация спектров флуоресценции красителей. Вклад молекулярных компонентов тонких пленок
Г лава 4 Фотоиндуцированные изменения компонентного состава тонких пленок органических молекул в ближнем поле плазмонных наноструктур
4.1 Фотоиндуцированные превращения в слоях монокарбоцианиновых и дикарбоцианиновых молекул с наночастицами серебра при воздействии непрерывным лазерным излучением
4.2 Фотоиндуцированные превращения в слоях монокарбоцианиновых молекул с наночастицами серебра при воздействии импульсным лазерным излучением
4.3 Фотоиндуцированные превращения в слоях дикарбоцианиновых молекул с наночастицами серебра при воздействии импульсным лазерным излучением
4.4 Сравнение термического и лазерного воздействия на тонкие пленки цианиновых молекул в присутствии наночастиц серебра Заключение
Список цитированной литературы

Введение
В последнее время ярко выраженный интерес проявляется к наномасштабным объектам, обладающим уникальными физическими свойствами, интересными как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Исследование таких объектов и создание устройств на их основе относится к приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в России - индустрии наносистем. Изученные в диссертационной работе явления играют существенную роль в такой важной отрасли нанотехнологий как наноплазмоника. Наноплазмоника использует те свойства металлических наноструктур, которые обусловлены коллективными колебаниями электронов проводимости относительно кристаллической решетки. Коллективные электронные возбуждения в наноразмерных металлических частицах приводят к ряду интересных оптических явлений, обусловленных значительным возрастанием амплитуды падающей электромагнитной волны и ее локализацией в непосредственной близости от частицы. Плазмонные наноструктуры позволяют устройствам нанофотоники превзойти дифракционный предел и тем самым достичь уровня интеграции и миниатюризации, характерного для электронных устройств, работая при этом на существенно более высоких частотах.
Теоретическое и экспериментальное исследование плазмонных эффектов берет свое начало с работ Арнольда Зоммерфельда [1] и Роберта Вуда [2], выполненных, соответственно, в 1909 и 1902 годах. В начале XX века теорию, описывающую движение электронов в металле на основе классического подхода создал П.К.Л. Друде [3]. Рассеяние света на металлических частицах описали Максвелл-Гарнетт и Г. Ми [4, 5]. Позже Э. Кречман и А. Отто изобрели метод возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов с помощью призмы [6, 7]. В настоящее время плазмонные эффекты в наноструктурах активно используются при создании и исследовании метаматериалов [8-11 ] и ведут к таким неожиданным

внутримолекулярных процессах диссипации энергии оптического возбуждения в растворах органических молекул. После акта поглощения фотона возбужденная молекула затрачивает часть подведенной энергии на поворот одной части молекулы по отношению к другой вокруг соединяющей их связи. Совершение подобного поворота возможно при условии, если возбуждение электронной оболочки молекулы настолько ослабляет взаимодействие л-электронов, что двойная связь между атомами теряет свою обычную жесткость, допуская выход соединяемых ею групп из общей плоскости [89].
Как было указано во введении, стереоизомеризация в тонких пленках красителей, индуцированная фотовоздействием, используется во многих приложениях. В связи с этим, в настоящее время широко исследуется фотостимулированная й^ам-аь-изомеризация в молекулярных слоях. Часто объектами исследования выступают сходные с цианиновыми азо-соединения, для которых в цепи сопряжения атомы углерода заменены атомами азота. В слоях азокрасителей преимущественно присутствует Цапэ-конфигурация молекул. Возможно случайное формирование метастабильных Ыэ-изомеров азобензола наряду с аИ-Цапз-изомерами при нанесении молекулярных слоев на А£/Ое(111) [115]. Процесс образования аз-изомеров под действием ультрафиолетового лазера является обратимым, в темноте за счет термоизомеризации происходит возвращение в Папя-конфигурацию [112].
Помимо стереоизомеризации фотоиндуцированные перестройки могут проявляться в движении молекул по поверхности [116]. Возможность движения молекул по поверхности в ходе обратимой Папя-ая-стереоизомеризации приводит к самоорганизации молекул, которая используется при создании поверхностных рельефных решеток.
Фотоиндуцированные изменения в слоях молекул могут проявляться не только в фотораспаде, изомеризации и миграции молекул, но и в изменении их пространственной ориентации относительно подложки. Так, в работе [117] были рассмотрены азокрасители, важной особенностью которых