При порушенні наночастинки лазерним випромінюванням електричне поле, що оточує цю частку, змінюється як у просторі, так і в часі

Дослідники з Каліфорнійського Технологічного Інституту продемонстрували, як при порушенні наночастинки лазерним випромінюванням електричне поле, що оточує цю частку, змінюється як у просторі, так і в часі.

Поява надшвидкої методики стало лише завдяки поєднанню фемтосекундний лазерних імпульсів з електричним зондом. Таке поєднання дозволило добитися того, що деякі з електронів опинялися в потрібний час для того, щоб переміщатися на гребенях або западинах хвиль електромагнітного поля.

При порушенні видимим світлом ряду металів, як, наприклад, золото і срібло, може відбуватися порушення плазмонных станів цих металів, що приводить до осциляцій електронів. Такий рух заряджених частинок призводить до створення електромагнітного поля як всередині, так і поза кристалу металу. Однак, що станеться, якщо розміри металевої частинки менше довжини хвилі збуджуючого її світла?

Щоб відповісти на це питання лауреат Нобелівської Премії з хімії Ахмед Зеваль (Ahmed Zewail) спільно з Айканом Ертсевером (Aycan Yertsever) і Ренске ван дер Вееном (Renske van der Veen) розробив метод, що дозволяє використовувати ті ж імпульси лазера, які збуджують плазмонное полі, для активації фотокатода та створення фемтосекундний електронних імпульсів, якими і знайома лабораторія Зеваля.

Такий підхід дозволив домогтися того, що рухаються електрони в металі взаємодіють із змінним електронним полем, що утворюється завдяки збудженню наночастинки лазерним випромінюванням.


Рис. 1. Методика, що нагадує спектроскопію
характеристичних втрат енергії електронів,
дозволила дослідникам виміряти характеристики
електромагнітного поля, що генерується наночастицей
в результаті оптичного збудження. (Малюнок з Science,
2012, 335, 59 (DOI: 10.1126/science.121350)).

Майже як серфери, частина електронів «оседлывают гребінь» електромагнітної хвилі, отримуючи енергію, ті ж, які виявляються у западині хвилі, втрачають енергію. В ході такого сканування вдається побудувати діаграму, що характеризує властивості електромагнітного поля, отримавши картини зміни електромагнітного поля наночастинок як у часі, так і в просторі – таку інформацію раніше просто не було можливо отримати.

Нова методика була схожа на спектроскопію характеристичних втрат енергії електронами [ ХПЭЭ-спектроскопія – electron energy loss spectroscopy (EELS)], засновану на тому, що електрони втрачають енергію, передаючи її возбуждаемому матеріалу, при цьому частина електронів все ж набуває енергію, тим більше, що при вивченні електромагнітного поля, що генерується збудженими наночастинками, застосовувалася математична обробка результатів, схожа з математичною обробкою, що використовується при обробці результатів ХПЭЭ-спектроскопії.

За словами Ертсевера нова методика дозволить дослідникам отримувати інформацію про локалізацію і розсіюванні світла навколо плазмонных наночастинок.

Ця інформація дуже важлива для розробки різних технологічних додатків, в яких використовуються наночастинки – молекулярні сенсори, сонячні батареї і комп’ютерні чіпи.

chemport.ru

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *