Ближнеполевые эффекты в узлах золотой наносети, выращенной лазерной абляцией в сверхтекучем гелии: кроссовер между “горячими точками” типа “острие” и “зазор”

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Поиск новых способов синтеза и анализа наносистем, обладающих плазмонными свойствами, - актуальная задача современной фотоники. В данной работе рассматривается низкотемпературный лазерный синтез золотых квазидвумерных наносетей (диаметры отдельных нанопроволок 5 нм), осуществляемый в сверхтекучем гелии. Впервые в эксперименте по комбинационному рассеянию света рассматриваются плазмонные свойства полученных таким способом наносистем. Возможные особенности ближнего поля изучаются с помощью электродинамического 3D численного моделирования методом конечных элементов в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра (400–1000 нм). Демонстрируется сложная внутренняя структура и разнообразие форм локализации горячих точек, возникающих вокруг моделируемого узла – двух скрещивающихся нанопроволок диаметрами 5 нм (tip-to-gap transition).

Об авторах

М. Е Степанов

Московский педагогический государственный университет (МПГУ)

Email: stepanov_me@mail.ru
Москва, Россия

С. А Хоркина

Московский педагогический государственный университет (МПГУ); Международный научно-образовательный центр физики наноструктур, Университет ИТМО

Москва, Россия; С.-Петербург, Россия

А. И Аржанов

Московский педагогический государственный университет (МПГУ); Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН, Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН)

Москва, Россия; Москва Россия

А. В Карабулин

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; Объединенный институт высоких температур РАН

Черноголовка, Россия; Москва, Россия

В. И Матюшенко

Филиал федерального исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Черноголовка, Россия

А. В Наумов

Московский педагогический государственный университет (МПГУ); Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН, Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН)

Москва, Россия; Москва Россия

Список литературы

  1. M. Fleischmann, P. J. Hendra, and A. J. McQuillan, Chem. Phys. Lett. 26(2), 163 (1974).
  2. V. Klimov, Nanoplasmonics, Jenny Stanford Publishing, N.Y. (2014), 598 с.
  3. R. Shi, X. Liu, and Y. Ying, J. Agric Food Chem. 66(26), 6525 (2018).
  4. C. Chen, W. Liu, S. Tian, and T. Hong, Sensors (Basel) 19(7), 1712 (2019).
  5. L.Y. V´elez-Escamilla and F. F. Contreras-Torres, Particle & Particle Systems Characterization 39(3), 2100217 (2022).
  6. T. Demeritte, R. Kanchanapally, Z. Fan, A.K. Singh, D. Senapati, M. Dubey, E. Zakar, and P.C. Ray, Analyst 137(21), 5041 (2012).
  7. E. Pelucchi, G. Fagas, I. Aharonovich, D. Englund, E. Figueroa, Q. Gong, H. Hannes, J. Liu, C.-Y. Lu, N. Matsuda, J.-W. Pan, F. Schreck, F. Sciarrino, C. Silberhorn, J. Wang, and K.D. Jons, Nat. Rev. Phys. 4(3), 194 (2021).
  8. М.С. Ковалев, И.М. Подлесных, К.Э. Певчих, С.И. Кудряшов, Фотоника 18(2), 136 (2024).
  9. T. J. Moore, A. S. Moody, T.D. Payne, G.M. Sarabia, A.R. Daniel, and B. Sharma, Biosensors (Basel) 8(2), 46 (2018).
  10. И.Н. Сараева, Е.Н. Римская, А.В. Горевой, А.Б. Тимурзиева, С.Н. Шелыгина, Е.В. Переведенцева, С.И. Кудряшов, Оптика и спектроскопия 132(1), 13 (2024).
  11. L. Li, J. Yang, J. Wei, C. Jiang, Z. Liu, B. Yang, B. Zhao, and W. Song, Light Sci Appl. 11(1), 285 (2022).
  12. Y. Jeong, Y.M. Kook, K. Lee, and W.G. Koh, Biosens. Bioelectron. 111, 102 (2018).
  13. M.W. Dlamini and G.T. Mola, Physica B: Condensed Matter 552, 78 (2019).
  14. E.M. Purcell, Phys. Rev. 69(11)(12), 674 (1946).
  15. R. Chikkaraddy, V.A. Turek, N. Kongsuwan, F. Benz, C. Carnegie, T. van de Goor, B. de Nijs, A. Demetriadou, O. Hess, U. F. Keyser, and J. J. Baumberg, Nano Lett. 18(1), 405 (2018).
  16. V. I. Kukushkin, V.E. Kirpichev, E.N. Morozova, A. S. Astrakhantseva, V.V. Solov’ev, and I.V. Kukushkin, JETP Lett. 116(4), 212 (2022).
  17. E. Kozhina, S. Bedin, A. Martynov, S. Andreev, A. Piryazev, Y. Grigoriev, Y. Gorbunova, and A. Naumov, Biosensors (Basel) 13(1), 46 (2022).
  18. N.P. Kovalets, I.V. Razumovskaya, S.A. Bedin, and A.V. Naumov, Письма в ЖЭТФ 118(4), 245 (2023).
  19. Н.П. Ковалец, С.А. Бедин, И.В. Разумовская, А.В. Наумов, Фотоника 8(8), 620 (2023).
  20. А.И. Аржанов, А.О. Савостьянов, К.А. Магарян, К.Р. Каримуллин, А.В. Наумов, Фотоника 15(9), 622 (2021).
  21. А.И. Аржанов, А.О. Савостьянов, К.А. Магарян, К.Р. Каримуллин, А.В. Наумов, Фотоника 16(2), 96 (2022).
  22. A.A. Rempel, O.V. Ovchinnikov, I.A. Weinstein, S.V. Rempel, Y.V. Kuznetsova, A.V. Naumov, M. S. Smirnov, I.Y. Eremchev, A. S. Vokhmintsev, and S. S. Savchenko, Russ. Chem. Rev. 93(4), 1 (2024).
  23. F. Porrati, S. Barth, G.C. Gazzadi, S. Frabboni, O.M. Volkov, D. Makarov, and M. Huth, ACS Nano 17(5), 4704 (2023).
  24. C. Tan, J. Chen, X.-J. Wu, and H. Zhang, Nat. Rev. Mater. (3(2), 17089 (2018).
  25. X. Wang, X. Dai, H. Wang et al. (Collaboration), ACS Nano 17(5), 4933 (2023).
  26. G.N. Gol’tsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov, C. Williams, and R. Sobolewski, Appl. Phys. Lett. 79(6), 705 (2001).
  27. E. L. Shangina, K.V. Smirnov, D.V. Morozov, V.V. Kovalyuk, G.N. Gol’tsman, A.A. Verevkin, and A. I. Toropov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 74(1), 100 (2010).
  28. J. Fan and L. Qian, Nat. Nanotechnol 17(9), 906 (2022).
  29. N. Anscombe, Nat. Photonics 4(1), 22 (2010).
  30. D.A. Chubich, D.A. Kolymagin, I.A. Kazakov, and A.G. Vitukhnovsky, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 82(8), 1012 (2018).
  31. R. Zvagelsky, D. Chubich, D. Kolymagin, A. Pisarenko, and A. Vitukhnovsky, AIP Conf. Proc. 2069, 040004 (2019).
  32. П.А.Демина, К.В.Хайдуков, В. В.Рочева, Р.А.Акасов, А.Н. Генералова, Е.В. Хайдуков, Фотоника 16(8), 600 (2022).
  33. Y.E. Begantsova, R. Zvagelsky, E.V. Baranov, D.A. Chubich, Y.V. Chechet, D.A. Kolymagin, A.V. Pisarenko, A.G. Vitukhnovsky, and S.A. Chesnokov, Eur. Polym. J. 145, 110209 (2021).
  34. V. I. Balykin, P.A. Borisov, V. S. Letokhov, P.N. Melentiev, S.N. Rudnev, A.P. Cherkun, A.P. Akimenko, P.Y. Apel, and V.A. Skuratov, JETP Lett. 84(8), 466 (2006).
  35. O.M. Marago, P.H. Jones, P.G. Gucciardi, G. Volpe, and A.C. Ferrari, Nat. Nanotechnol. 8(11), 807 (2013).
  36. D.A. Shilkin, E.V. Lyubin, I.V. Soboleva, and A.A. Fedyanin, JETP Lett. 98(10), 644 (2014).
  37. A. Kaur, B. Bajaj, A. Kaushik, A. Saini, and D. Sud, Mater. Sci. Eng. B 286, 116005 (2022).
  38. P. Apel, Radiat. Meas. 34(1–6), 559 (2001).
  39. E.P. Kozhina, S.N. Andreev, V.P. Tarakanov, S.A. Bedin, I.M. Doludenko, and A.V. Naumov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 84(12), 1465 (2021).
  40. E.P. Kozhina, S.A. Bedin, N. L. Nechaeva, S.N. Podoynitsyn, V.P. Tarakanov, S.N. Andreev, Y.V. Grigoriev, and A.V. Naumov, Appl. Sci. 11(4), 1375 (2021).
  41. D. Huo, M. J. Kim, Z. Lyu, Y. Shi, B. J. Wiley, and Y. Xia, Chem. Rev. 119(15), 8972 (2019).
  42. K.A. Magaryan, M.A. Mikhailov, K.R. Karimullin, I.A. Vasilieva, and G.V. Klimusheva, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 78(12), 1336 (2014).
  43. J. F. Galisteo-Lopez, M. Ibisate, R. Sapienza, L. S. Froufe-Perez, A. Blanco, and C. Lopez, Adv Mater. 23(1), 30 (2011).
  44. M.Grzelczak, J.Vermant, E. M.Furst, L. M.Liz-Marzan ACS Nano 4(7), 3591 (2010).
  45. М. Е. Степанов, У.А. Хохрякова, Т. В. Егорова, К.А. Магарян, А.В. Наумов, Фотоника 18(1), 72 (2024).
  46. М. Е.Степанов, У.А. Хохрякова, Т.В. Егорова, К.А. Магарян, А.В. Наумов, Фотоника 18(2), 166 (2024).
  47. S. I. Kudryashov, P.A. Danilov, M.P. Smaev, A.E. Rupasov, A. S. Zolot’ko, A.A. Ionin, and R.A. Zakoldaev JETP Lett. 113(8), 493 (2021).
  48. П.А. Данилов, С.И. Кудряшов, К.П. Мигдал, А.С. Ривнюк, А.А. Ионин, Письма в ЖЭТФ 113(5), 299 (2021) [P.A. Danilov, S. I. Kudryashov, K.P. Migdal, A. S. Rivnyuk, and A.A. Ionin, JETP Lett. 113(5), 297 (2021)].
  49. M. S. Kovalev, I.M. Podlesnykh, G.K. Krasin, A.Y. Dunaev, and S. I. Kudryashov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 87(S1), S116 (2023).
  50. A. Balachandran, S.P. Sreenilayam, K. Madanan, S. Thomas, and D. Brabazon, Results in Engineering 16, 100646 (2022).
  51. E. Gordon, A. Karabulin, V. Matyushenko, V. Sizov, and I. Khodos, Phys. Chem. Chem. Phys. 16(46), 25229 (2014).
  52. E.B. Gordon, A.V. Karabulin, V. I. Matyushenko, V.D. Sizov, and I. I. Khodos, JETP 112(6), 1061 (2011).
  53. P.B. Johnson and R.W. Christy, Phys. Rev. B 6(12), 4370 (1972).
  54. P.E. Ciddor, Appl. Opt. 35(9), 1566 (1996).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024