«Наука в Сибири» ГИГАНТСКОЕ КОМБИНАЦИОННОЕ
|
В 1978 году было обнаружено, что для молекул, адсорбированных на шероховатых металлических поверхностях, доля так называемых рамановских фотонов в рассеянном свете увеличивается
Можно рассматривать наночастицы как активные наноантенны, выполняющие сразу несколько функций: прием электромагнитного сигнала, его преобразование в поверхностные плазмоны и усиление (концентрирование) в форме ближнего поля в щели, где расположен диполь; прием, резонансное усиление и излучение обратно в пространство сдвинутого по частоте рамановского сигнала диполя. Под действием осциллирующего внешнего поля свободный электронный газ колеблется, экспоненциально затухая внутрь НЧ, это и есть поверхностные плазмоны. Для изготовленных из благородных металлов наночастиц в видимой части спектра возникают плазмонные резонансы. Длина волны у поверхностных плазмонов намного меньше световой и поэтому с их помощью удается сжать поле в щели и обойти запрет, налагаемый физической оптикой на размеры сфокусированного пятна света.
Рассеяние света на НЧ-димере с диполем и на системе пленка/диполь/наночастица (ε диэлектрические проницаемости соответствующих сред). |
Так как радиус кривизны сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) имеет порядок десятков нанометров, то при боковом освещении иглы СТМ, металлической пленки и молекулы, зажатой между ними, поле в щели должно также усиливаться в сотни и тысячи раз, приводя к гигантскому усилению выхода рамановских фотонов. Это подтверждено в наших расчетах. Показано, что рамановское излучение увеличивается
Таким образом, нам в лаборатории теоретической теплофизики удалось подтвердить электромагнитную природу феноменально больших коэффициентов усиления ГКРС для димеров с диполями и предсказать такое же увеличение для молекулы в щели под иглой СТМ. Определены оптимальные размеры, формы наночастиц и резонансные частоты плазмонных колебаний в них. Эти эффекты могут использоваться в физике, химии, медицине, биологии.
По данной теме есть хорошие контакты и информационная поддержка от зарубежных групп в Германии и Японии. Однако в России данное исследование не получило государственной поддержки. Надеялись на РФФИ, но фонд отклонил четыре наших проекта. В результате выталкиваются из науки молодые исследователи. Наш аспирант, уже успешно поработавший по этой теме в магистратуре НГУ, теперь вынужден зарабатывать на стороне. А за рубежом наблюдается бум в исследованиях по нанофизике, и наших молодых ученых туда интенсивно приглашают.
стр. 11