УДК: 681.7.068

Формирование наночастиц серебра на поверхности серебросодержащих стекол при облучении наносекундными лазерными импульсами

Егоров В.И., Звягин И.В., Клюкин Д.А., Сидоров А.И.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Егоров В.И., Звягин И.В., Клюкин Д.А., Сидоров А.И. Формирование наночастиц серебра на поверхности серебросодержащих стекол при облучении наносекундными лазерными импульсами // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 5. С. 55–61.

Egorov V.I., Zvyagin I.V., Klyukin D.A., Sidorov A.I. The formation of silver nanoparticles on the surface of silver-containing glasses when they are irradiated with nanosecond laser pulses [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2014. V. 81. № 5. P. 55–61.

Ссылка на англоязычную версию:

V. I. Egorov, I. V. Zvyagin, D. A. Klyukin, and A. I. Sidorov, "The formation of silver nanoparticles on the surface of silver-containing glasses when they are irradiated with nanosecond laser pulses," Journal of Optical Technology. 81(5), 270-274 (2014). https://doi.org/10.1364/JOT.81.000270

Аннотация:

Показано, что воздействие наносекудного импульсного лазерного излучения с длинами волн 0,53 и 1,06 мкм на стекло с волноводным слоем, содержащим ионы серебра, приводит к формированию на поверхности стекла наночастиц серебра. Наночастицы фиксируются на поверхности диэлектрическими компонентами стекла. Предложен механизм формирования наночастиц серебра при лазерном воздействии.

Ключевые слова:

абляция, наносекундный импульс, лазерное излучение, силикатное стекло, наночастица серебра

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 г. (контракт П412 12.05.2010, Минобрнауки РФ), ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы” (контракт № 16.552.11.7002 29.04.2011, Минобрнауки РФ), а также аналитической ведомственной целевой программы “Развитие научного потенциала высшей школы” (проекты № РНП 2.1.1/10450 и № РНП № 2.1.1/10621 Минобрнауки РФ) и при государственной финансовой поддержке ведущих университетов РФ (субсидия 074-U01).

Коды OCIS: 140.3330

Список источников:

1. Завестовская И.Н. Лазерное наноструктурирование поверхности материалов // Квант. электр. 2010. T. 40. C. 942–954.
2. Осипов В.В., Платонов В.В., Лисенков В.В. Динамика лазерного факела в процессе синтеза наночастиц // Квант. электр. 2009. T. 39. C. 541–546.
3. Булгаков А.В., Евтушенко А.Б., Шухов Ю.Г., Озеров И., Марин В. Импульсная лазерная абляция бинарных полупроводников: механизмы испарения и генерация кластеров // Квант. электр. 2010. T. 40. C. 1021–1033.
4. Amoruso S., Ausanio G., Bruzzese R., Vitiello M., Wang X. Femtosecond laser pulse irradiation of solid targets as a general route to nanoparticle formation in a vacuum // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. P. 033406-1-6.
5. Климов В.В. Наноплазмоника. М.: Физматлит. 2009. 480 с.
6. Eichelbaum M., Rademann K. Plasmonic Enhancement or Energy Transfer? On the Luminescence of Gold-, Silver-, and Lanthanide-Doped Silicate Glasses and Its Potential for Light-Emitting Devices // Adv. Funct. Mater. 2009. V.19. P. 1–8.
7. Chen Y., Jaakola J. J., Saynatjoki A., Tervonen A., Honkanen S. Glass-embedded silver nanoparticle patterns by masked ion-exchange process for surface-enhanced Raman scattering // J. Raman Spectrosc. 2011. V. 42. P. 936–940.
8. Дыкман Л.А., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г. Золотые наночастицы: синтез, свойства, биомедицинское применение. М.: Наука, 2008. 320 с.

9. Карпов С.В., Слабко В.В. Оптические и фотофизические свойства фрактально-структурированных золей металлов. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2003.
10. Shang L., Dong S, Nienhaus G.U. Ultra-small fluorescent metal nanoclusters: Synthesis and biological applications // Nano Today. 2001. V. 6. P. 401–418.
11. Gonzalez B.S., Rodriguez M.J., Blanco C., Rivas J., Lopez-Quintela M.A., Martinho J.M.G. One Step Synthesis of the Smallest Photoluminescent and Paramagnetic PVP-Protected Gold Atomic Clusters // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 4217–4221.
12. Болтаев А.П. , Пенин Н.А., Погосов А.О., Пудонин Ф.А. Обнаружение фотопроводимости в сверхтонких металлических пленках в видимой и инфракрасной областях спектра // ЖЭТФ. 2003. T. 123. C. 1067–1073.
13. Ганеев Р.А., Ряснянский А.И., Степанов А.Л., Кодиров М.К., Усманов Т. Нелинейно-оптические свойства композиционных материалов на основе диэлектрических слоев, содержащих наночастицы меди и серебра // Опт. и спектр. 2003. T. 95. C. 1034–1042.
14. Stepanov A.L. Modification of implanted metal nanoparticles in dielectrics by high-pover laser pulses // Rev. Adv. Mater. Sci. 2003. V. 4. P. 45-60.
15. Игнатьев А.И., Нащекин А.В., Неведомский В.М., Подсвиров О.А., Сидоров А.И., Соловьев А.П., Усов О.А. Особенности формирования наночастиц серебра в фототерморефракти-вных стеклах при электронном облучении // ЖТФ. 2011. T. 81. C. 75–80.
16. Kaganovskii Yu., Mogilko E., Lipovskii A. A., Rosenbluh M. Formation of nanoclusters in silver-doped glasses in wet atmosphere // J. of Phys.: Conf. Ser. 2007. V. 61. P. 508–512.
17. Образцов П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Панфилова А.В., Брунков П.Н. Формирование наночастиц серебра на поверхности силикатных стекол после ионного обмена // ФТТ. 2013. T. 55. C. 1180–1186.
18. Guzatov D.V., Vaschenko S.V., Stankevich V.V., Lunevich A.Y., Glukhov Y.F., Gaponenko S.V. Plasmonic Enhancement of Molecular Fluorescence near Silver Nanoparticles: Theory, Modeling, and Experiment // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. P. 10723–10733.
19. Anger P., Bharadwaj P., Novotny L. Enhancement and Quenching of Single-Molecule Fluorescence // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. P. 113002-1-4.
20. Février M., Gogol P., Aassime A., Mégy R., Delacour C., Chelnokov A., Apuzzo A., Blaize S., Lourtioz J.-M., Dagens B. Giant Coupling Effect between Metal Nanoparticle Chain and Optical Waveguide // Nano Lett. 2012. V. 12. P. 1032–1037.
21. Cheng T., Rangan C., Sipe J. E. Metallic nanoparticles on waveguide structures: effects on waveguide mode properties and the promise of sensing applications // J. Opt. Soc. Am. B. 2013. V. 30. P. 743–765.
22. Egorov V.I., Naschekin A.V., Nikonorov N.V., Sidorov A.I. Silver nanoparticles and films formation on the surface of silver-containing glasses by laser ablation // Proc. of Intern. Symposium “Fundamentals of Laser Assisted Micro- and Nanotechnologies” (FLAMN-13), Saint Petersburg, Russia, June 24-28. 2013. P. 117–118.
23. Tervonen A., West B. R., Honkanen S. Ion-exchanged glass waveguide technology: a review // Opt. Eng. 2011. V. 50. P. 071107-1-12.
24. Коротеев Н.И., Шумай И.Л. Физика мощного лазерного излучения. М.: Наука. 1991. 312 с.
25. Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Tsekhomskii V.A. Silver nanoparticles in oxide glasses: technologies and properties // Silver nanoparticles / Ed. by D.P. Perez. Vukovar, Croatia: In-Tech. 2010. Р. 177–200.
26. Soller B., Hall D. Scattering enhancement from an array of interacting dipoles near a planar waveguide // J. Opt. Soc. Am. B. 2002. V. 19. P. 2437–2448.