Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0219U001218, 0118U001357 , Науково-дослідна робота Назва роботи Нелінійно-оптична характеризація гармонійних наночастинок: прояв впливу розміру, форми та стану поверхні. Назва етапу роботи Керівник роботи Гайворонський Володимир Ярославович, Доктор фізико-математичних наук Дата реєстрації 18-01-2019 Організація виконавець Інститут фізики НАН України Опис етапу За час виконання проекту було досліджено ефективність генерації оптичних гармонік в гармонічних наночастинках. Гармонічні наночастинки (ГНЧ) - це термін, введений у провідних англомовних наукових джерелах для позначення нового класу наночастинок, які ефективно перетворюють частоту лазерного випромінювання та генерують другу, третю та вищі гармоніки. ГНЧ є дуже перспективними для застосувань в області біовізуалізації завдяки можливості перебудови довжини хвилі збудження, великої глибини візуалізації зображень, фотостабільності для довготривалих спостережень та підвищеної чутливості за рахунок їх специфічних сигнатур вищих гармонік на фоні оптичного відгуку компонентів біологічних тканин ("біологічні маркери"). Для дослідження наночастинок було впроваджено експериментальні методики для характеризації ефективності генерації оптичних гармонік як для експрес діагностики колоїдних суспензій наночастинок та і для дослідження відгуку від окремих наночастинок на прикладі ZnO. Проведено НЛО діагностику об'ємних монокристалів ZnO з різним ступенем дефектності та проаналізовано різні типи оптичних відгуків ГНЧ ZnO. Доведено, що існує кореляція між величинами дійсної та уявної частин кубічної НЛО сприйнятливості з даними фотолюмінесценції та ІЧ спектроскопії в області дефектних смуг, а також з ефективністю пружного оптичного розсіювання - з концентрацією власних дефектів. На базі експериментального обладнання лабораторії SYMME, Ансі, Франція, впроваджено методику мультифотонної мікроскопії для дослідження ефективності генерації другої та третьої оптичних гармонік від окремих наночастинок при збудженні фемтосекундними лазерними імпульсами в широкому спектральному діапазоні ?ex = 710-1300 нм. У рамках підходу було реалізовано: (і) оптимізацію поляризації лазерного пучка накачки для кожної ГНЧ з великого ансамблю НЧ на підкладці; (іі) оптимізацію зчитування спектрів оптичних гармонік з урахуванням теплового дрейфу ансамблю ГНЧ на підкладці при тривалих вимірах; (ііі) розділення вкладів від генерації гармонік на фоні смуг фотолюмінесценції (ФЛ), коли внаслідок мультифотонних резонансів відбувається накладання багатофотонних віртуальних та реальних переходів при збудженні ГНЧ. За допомогою цієї методики було вперше досліджено спектри збудження другої та третьої оптичних гармонік, та фотолюмінесценції окремих НЧ ZnO в такому широкому спектральному діапазоні. Для "великих" НЧ ZnO з характерним діаметром ~150 нм було показано, що існує три діапазони довжин хвиль збудження збудження ?ex з найбільш ефективним проявом певного типу відгуку: ?ex < 800 нм для генерації другої гармоніки (ДГ), 800 < ?ex < 950 нм для прояву ФЛ відгуку поблизу краю фундаментального поглинання ZnO, та 950 < ?ex < 1200 нм для генерації третьої гармоніки (ТГ). Лазерне збудження ГНЧ в певному згаданому спектральному діапазоні реалізує реєстрацію сигналу з оптимальним вкладом певного типу оптичного відгуку ДГ/ФЛ/ТГ, що обумовлює підвищення точності ідентифікації НЧ у біологічних тканинах. Співставлення даних аналізу результатів діагностики колоїдних суспензій наночастинок та дослідження відгуку від окремих ГНЧ ZnO показало зниження ефективності генерації оптичних гармонік при переході від НЧ з характерним розміром 150 нм до НЧ з розміром ~ 40 нм. На фоні загального зменшення ефективності генерації гармонік спостерігається розширення спектрів збудження ДГ та ТГ в діапазоні 900 < ?ex < 1100 нм. Було показано,що функціоналізація методом газофазної епітаксії інтерфейсу "великих" НЧ ZnO (~150нм) "малими" НЧ ZnO з характерним розміром, що не перевищував 10 нм, призводить до значного розширення спектрів збудження ДГ та ТГ зі зростанням ефективності перетворення частоти лазерного випромінювання у певних діапазонах. Отриманий результат є важливим для створення високоефективних ГНЧ з оптимальними розмірами для дослідження біологічних систем. Результати роботи рекомендуються для впровадження в науково-дослідних і науково-виробничих організаціях при розробці біомаркерів на основі гармонічних наночастинок, зокрема в GAP-Biophotonics (університет м. Женева, Швейцарія), в Інституті фізики напівпровідників імені В.Є.Лашкарьова НАНУ та в Інституті ботаніки імені М.Г.Холодного НАНУ (м. Київ). Опис продукції Впроваджено методику мультифотонної мікроскопії для дослідження ефективності генерації другої та третьої оптичних гармонік від окремих гармонічних наночастинок при збудженні фемтосекундними лазерними імпульсами в широкому спектральному діапазоні перебудови хвилі накачки 710-1300 нм. Автори роботи Гайворонський Володимир Ярославович Мультян Володимир Вікторович Уклеін Андрій Володимирович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити