КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-79-00214
НазваниеСоздание гибридных металл-диэлектрических наноматериалов и наночастиц для биосенсорных и оптоэлектронных устройств нового поколения с использованием технологий жидкофазной лазерной абляции.
Руководитель Гурбатов Станислав Олегович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" , Приморский край
Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-710 - Новые материалы для наноэлектронных приборов
Ключевые слова импульсная лазерная абляция в жидкостях, короткие и сверхкороткие лазерные импульсы, наночастицы и наноматериалы, диэлектрические и гибридные металл-диэлектрические наночастицы, поверхностно-усиленная Рамановская спектроскопия
Код ГРНТИ29.33.47
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Изучение оптических свойства наночастиц на основе металлов, поддерживающих индуцируемые оптическим излучением резонансные колебания электронной плотности (локализованный плазмонный резонанс), а также субмикронных структур на основе диэлектриков и полупроводников с высоким значением показателя преломления уже три десятилетия является магистральным направлением фундаментальных и прикладных исследований в таких активно развивающихся областях, как нанофотоника, плазмоника, оптоэлектроника и т.д. Неослабевающая популярность такого рода наноматериалов связана с их уникальными оптическими свойствами. В частности, плазмонные наночастицы позволяют генерировать вблизи своей поверхности многократно-усиленные электромагнитные поля («горячие точки»), локализованные на суб-волновых масштабах, в то время как диэлектрические наночастицы поддерживают оптически индуцированные оптический и магнитный отклик (резонансы Ми), обеспечивающий как существенное усиление поля, так и возможность управления диаграммой направленности излучения и т.д. Очевидно, что комбинация свойств диэлектрических и плазмонных материалов в рамках единой резонансной наноструктуры позволит сочетать управляемый и перестраиваемый магнитный оптический отклик с высокой степенью локализации и усиления электромагнитного поля, позволяя создавать наноматериалы с уникальными оптическими свойствами, оптимизированным соотношением радиационных и нерадиационных потерь, а также расширенным диапазоном рабочих частот.
Вместе с тем, различие характерных размеров полупроводниковых и диэлектрических наночастиц диаметром 200-500 нм и плазмонных наночастиц с размерами менее 50 нм, требуемых для одновременного получения резонансного отклика в видимой области спектра, делает изготовление гибридных металл-диэлектрических наноструктур достаточно трудоемким, даже с использованием передовых и крайне дорогостоящих методов литографии. Данный проект направлен на развитие «зеленых» высокопроизводительных и простых в применении методов импульсной лазерной абляции в жидкостях с целью разработки экономически обоснованной технологий получения гибридных металл-диэлектрических наноматериалов с контролируемыми оптическим откликом. Проект предполагает широкоформатные фундаментальные исследования совокупности физических и химических процессов, протекающих при возбуждении лазерно-индуцированной плазмы, распространении кавитационного пузыря, и взаимодействия сформированных частиц с жидкостью после схлопывания пузыря с целью достижения возможности вариации основных структурных параметров, получаемых наноматериалов, таких как размеры, форма, химический состав, степень и характер допирования. Возможность управления основными структурными параметрами получаемых наноматериалов позволит контролировать и оптимизировать их оптический отклик, всестороннее теоретическое и экспериментальное изучение которого будет выполнено впервые и станет одной из ключевых стадий реализации данного проекта. Наконец, полученные металл-диэлектрические наночастицы будут опробованы в рамках задачах реализации высокоэффективных оптических наносенсоров, работающих на эффектах поверхностно-усиленной люминесценции и комбинационного рассеяния и предназначенных для экспресс-детектирования сверхмалых концентраций молекул органических и неорганических соединений, а также в качестве наноматериалов, внедряемых в различные функциональные слои перовскитных солнечных элементов для увеличения эффективности их работы. Таким образом, в рамках данного междисциплинарного проекта будет разработана и оптимизирована перспективная и экономически обоснованная технология получения уникальных гибридных металл-диэлектрических наноматериалов и наночастиц для биосенсорных и оптоэлектронных устройств нового поколения.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ