Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. Дифракционная картина, полученная на пленке органической структуры с нанообъектами, исследованной в схеме четырехволнового смешения лазерных пучков

Дифракционые отклики органических систем с нанообъектами

Ключевые слова:  нанокомпозиты, нанотрубки, органические плёнки, периодика, фуллерены

Автор(ы): Васильев П.Я., Каманина Н.В., Савинов В.П., Серов С.В., Студёнов В.И.

Опубликовал(а):  Каманина Наталия Владимировна

10 сентября 2009

C использованием схемы четырёхволнового смешения нами были исследованы фоторефрактивные свойства ряда органических структур, сенсибилизированных фуллеренами и нанотрубками. Данная лазерная схема позволяет, по проявляемым дифракционным откликам, изучить динамику светоиндуцированого изменения показателя преломления, вычислить значения нелинейной рефракции и нелинейной восприимчивости третьего порядка – кубичной нелинейности; увеличение последнего параметра характеризует изменение локальной поляризуемости единицы объема среды, а значит, и изменение макропоряризации системы в целом.

Эксперименты проводились в условиях дифракции Рамана-Ната, на пространственных частотах 100 и 150 мм-1, плотность энергии записи тонких дифракционных решёток варьировалась в диапазоне 0.1-0.9 Дж/см2. В качестве объектов исследования были выбраны органические композиции из ряда полиимидов (PI), пролинолов и пиридинов (NPP – структура N-(4-нитрофенил)-(L)-пролинол; PNP – структура 2-(N-пролинол)-5-нитропиридин; COANP – структура 2-циклооктиламин-5-нитропиридин), а также напыленные лазерным способом тонкие плёнки фуллеренов С60, С70, нанотрубок. Толщина структур была 1-4 микрометра. Для органических систем в качестве сенсибилизаторов использовались также фуллерены С60 и С70, а также углеродные нанотрубки. Коммерчески доступные фуллерены и нанотрубки были куплены в компании Alfa Aesar (Каталог Alfa Aesar, Karlsruhe, Germany). Количество вводимых наносенсибилизаторов варьировалось в диапазоне 0.1-5 вес.% для фуллеренов и менее 0.1 вес.% для нанотрубок.

На рисунке приведена фотография дифракционного отклика, полученного на тонкой органической плёнке с нанообъектами. Полученные результаты позволили оценить светоиндуцированное изменение показателя преломления, на уровне 10-3 , что на два порядка больше, чем термическая нелинейность, 10-5, характерная для данных сред, а также провести расчеты нелинейной рефракции и нелинейной восприимчивости третьего порядка для всех исследованных систем по методике, описанной в работе [Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. – М.: Изд-во Моск.Ун-та, 1998, 656 с.]. Установлено, что данные нелинейные параметры, а именно нелинейная рефракция n2 и кубичная нелинейная восприимчивость χ(3), находятся в диапазоне значений 10-10-10-9 см2´Вт-1 и 10-10-10-9 см3´эрг-1 (esu), соответственно. Заметим, что полученные нелинейные коэффициенты существенно больше нелинейных параметров, что проявляют классические неорганические нелинейные объёмные среды, в том числе ниобат лития, и близки к нелинейным параметрам объемных кремниевых структур.

Возможные области применения: обратимая запись информации, дифракционные решетки, лимитеры излучения, переключатели потоков лазерного излучения, дисплейная техника, др.

Н.В.Каманина, С.В.Серов, В.П.Савинов, П.Я.Васильев. В.И.Студёнов.

Лаборатория «Фотофизика сред с нанообъектами» ФГУП «НПК «ГОИ им.С.И.Вавилова», Биржевая линия, д.12, Санкт-Петербург, 199034, Россия



Средний балл: 10.0 (голосов 4)

 


Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 11 сентября 2009 15:58 
Интересная и очень актуальная работа.
Практически в каждом номере Science, Nature сейчас появляются работы по изучению физических свойств, в том числе и оптических, нанотрубок:
Efficient Carbon Nanotube Photodiodes ( SCIENCE).
P.S. На странице по указанной ссылке внизу в левой колонке указатели:
SEARCH Google Scholar for
Articles by McUen P.L - если перейти по этой ссылке то во вновь открывшемся окне - список ссылок на статьи указанного автора
(практически все можно скачать бесплатно).
Спасибо большое, Наталия Алексеевна, за отзыв. Мы старались .

Интересную ссылку Вы привели. Просмотрела эту статью. Вполне возможно получить такие характеристики, и аргументы логичны... Надо сказать, что системы с нанотрубками, действительно, проявляют удивительные свойства по проводимости, фотопроводимости, нелинейным оптическим характеристикам. Мы также измеряли токи в тонких плёнках фуллерен- и нанотрубки-содержащих структур. Оказывается, что, если изначально органическая матрица при напряжении смещения около 10 вольт на толщинах 2-4 микрометра показывает всплеск тока на уровне 10-13 ампер, то при сенсибилизации фуллеренами этот параметр при тех же условиях будет на уровне 10-6 А, а при сенсибилизации нанотрубками - на уровне 10-3 А. В журнале "Polymer" можно найти аналогичные работы с подобными всплесками токов в системах, сенсибилизированных нанообъектами...
Благодарю ещё раз за отзыв, очень приятно.
Наталия Владимировна!
Спасибо за краткое и ёмкое изложение Ваших последних результатов. Для правки Вашего комментария в верхнем ряду над окном ввода комментариев есть кнопки 1010 и 10-10.
Первая цифра ставится до нажатия кнопки. Цифра степени ставится после нажатия кнопки.
Здравствуйте, коллеги
Геннадий Семёнович, ну какой же Вы молодец, что подсказали!!! Подкорректировала... Всё же удобно в "Нанометре" общаться: и ориентироваться легко можно (это я к словам А.Е.Белиовского в теме обсуждения сайта), и обучаться приятно. Ну не зря на печати Петра Первого были выбиты слова: "Ученик и ищу себе учителей"! :))). Спасибо ещё раз.
Не стоит благодарности!
Наталия Владимировна! И я в Нанометре с удовольствием учусь и помогаю, в меру сил, учиться.
Гудилин Евгений Алексеевич, 13 сентября 2009 21:50 
Геннадий Семенович, переходите в редакторы (если хотите) вместе с остальным ядром борцов за правду (Деспотули, Палии и пр.). Я высылал приглашение. Ответил только ВВ.
Евгений Алексеевич!
Спасибо!
Ваше приглашение до меня не дошло.
Редактирование статей и обсуждений по тематике моей компетенции, думаю, меня не очень затруднит.
Гудилин Евгений Алексеевич, 15 сентября 2009 05:03 
Тогда по почте фотографию и краткую информацию о себе (или взять из профиля?).
Федосеев Андрей Николаевич, 17 сентября 2009 16:27 
супер публикация
Добрый день, коллеги
Под четырехволновым смешиванием Вы подразумевали какой конкретно процесс? Интересно с помощью каких лазеров вы проводили эксперимент, или Вы использовали один лазер? Где можно найти Вашу статью? Мне тоже интересна тема нелинейные эффекты в искуственных углеродных материалах.
Здравствуйте. Благодарю, Александр Александрович, за профессиональный вопрос.
Использовали для записи вторую гармонику неодимового лазера (532 нм или 533 нм, если кристалл калий-гадолиниевый вольфромат использовался), наносекундный диапазон. Для считывания - или самодифракция второго импульса на созданной дифракционной решётке, или считывание на другой длине волны. Конечно же, когда работал (иногда выходит из строя) второй "зелёный" лазер, то писали во встречных пучках.
Подобрала из списка публикаций те, что касаются записи тонких решеток в режиме Рамана-Ната в наших средах. Кроме того, включила в этот список некоторые работы по оптическому ограничению излучения, так как давно предлагаю один из механизмов ограничения: потери за счет дифракции. И ещё включила несколько работ с А.И.Плехановым (Новосибирск)и Р.Ганеевым (Узбекистан), которые проверяли мои результаты своей методикой Z-сканирования. Оказалось, что мы несколько занижаем свои данные, то есть коэффициенты ещё лучше!

One direction (diffractive elements) - LIST OF Natasha Kamanina PUBLICATIONS:
1. A.G. Il’in and N.V. Kamanina. “Writing of dynamic holograms in impurity cholesterics”, Sov. Tech. Phys. Lett., v. 18, no. 3, pp. 202–203 (1992).
2. N.V. Kamanina. “Using the operator Laplace method to estimate the response time of space-time light modulators”, Tech. Phys., v. 39, no. 1, pp. 83–85 (1994).
3. N.V. Kamanina and N.A. Vasilenko. “High-speed SLM with a photosensitive polymer layer”, Electron. Lett., v. 31, no. 5, pp. 394–395 (1995).
4. N.V. Kamanina and N.A. Vasilenko. “Influence of operating conditions and of interface properties on dynamic characteristics of liquid-crystal spatial light modulators”, Opt. Quantum Electron., v. 29, no. 1, pp. 1–9 (1997).
5. N.V. Kamanina and N.A. Vasilenko. “Reversible recording of a holographic grating in the structure of organic photoconductor and liquid crystal”, Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics, v. 61, no. 8, pp. 1178-1185 (1997).
6. N.V. Kamanina. “Study of the acceleration mechanism of reversible recording processes of holographic gratings in polyimide – liquid-crystal system”. J. Opt. Technol. v. 64, no. 5, pp. 493–499 (1997).
7. V.V. Danilov and N.V. Kamanina, “Self-diffraction and relaxation in a resonant liquid crystal medium”, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, v. 1, no. 1, pp. 37–40 (1999).
8. N.V. Kamanina. “Reverse saturable absorption in fullerene-containing polyimides. Applicability of the Förster model”. Opt. Commun. v. 162, nos. 4–6, pp. 228–232 (1999).
9. N.V. Kamanina, V.N. Sizov, and D.I. Stasel’ko, “Recording of thin phase holograms in polymer-dispersed liquid-crystal composites based on fullerene-containing pi-conjugated organic systems”, Optics and Spectroscopy, v. 90, no. 1, pp. 1-3 (2001).
10. N.V. Kamanina, “Light-induced variation in the refractive index in a polyimide–fullerene system”, Optics and Spectroscopy, v. 90, no. 6, pp. 867–871 (2001).
11. N.V.Kamanina, “Peculiarities of optical limiting effect in pi-conjugated organic systems based on 2-cyclooctylamino-5-nitropyridinedoped with C70”, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, v. 3, no. 5, pp. 321-325 (2001).
12. N.V.Kamanina, L.N. Kaporskii, V.N.Sizov, D.I.Stasel’ko, “Dynamic and static hologram recording in thin fullerene-doped organic films”, Nonlinear Optics, v. 27, nos. 1-4, pp. 451-456 (2001).
13. N.V.Kamanina, “Mechanisms of optical limiting in pi-conjugated organic system: fullerene-doped polyimide ”, Synthetic Metals, v. 127, nos. 1-3, pp. 121-128 (2002).
14. N.V.Kamanina, S. Putilin, D. Stasel’ko, “Nano-, pico- and femtosecond study of fullerene-doped polymer-dispersed liquid crystals: holographic recording and optical limiting effect”, Synthetic Metals, v. 127, nos. 1-3, pp. 129-133 (2002).
15. R.A.Ganeev, A.I.Ryasnyansky, S.R.Kamalov, N.V.Kamanina, I.A.Kulagin, M.K.Kodirov, T.Usmanov, “Investigation of nonlinear optical characteristics of colloidal metals, semiconductors, fullerenes and organic dyes by Z-scan method and third harmonic generation of laser radiation”, Nonlinear Optics, v. 28, no. 4, pp. 263-282 (2002).
16. N.V. Kamanina, “Optical investigations of a C70-doped 2-cyclooctylamino-5-nitropyridine–liquid crystal system”, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, v. 4, no. 4, pp. 571–574 (2002).
17. A.V. Varnaev, A.P. Zhevlakov, and N.V. Kamanina, “On the possibility of writing thin amplitude-phase holograms in the near infrared range (Lambda = 1315 nm) using polyimide-based fullerene-containing conjugated organic structures”, Optics and Spectroscopy, v. 93, no. 3, pp. 327–329 (2002)
18. N.V. Kamanina and A.I. Plekhanov, “Mechanisms of optical limiting in fullerene-doped pi-conjugated organic structures demonstrated with polyimide and COANP molecules”, Optics and Spectroscopy, v. 93, no. 3, pp. 408–415 (2002)
19. N.V. Kamanina, “Nonlinear optical properties of polymer-dispersed liquid-crystalline systems based on fullerene-doped 2-cyclooctylamino-5-nitropyridine”, Optics and Spectroscopy, v. 93, no. 4, pp. 639–642 (2002)
20. R.A. Ganeev, N.V. Kamanina, I.A. Kulagin, A.I. Ryasnyansky, R.I. Tugushev, and T. Usmanov, “Study of nonlinear optical characteristics of various media by the methods of z-scan and third harmonic generation of laser radiation”, Quantum Electronics, v. 32, no. 9, pp. 781–788 (2002)
21. N.V. Kamanina, “Nonlinear optical study of fullerene-doped conjugated systems: new materials for nanophotonics applications”, Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Organic Nanophotonics, v. II/100, pp. 177-192 (2003).
22. N.V. Kamanina, “Nonlinear optical coefficients of polyimide doped with fullerenes”, Synthetic Metals, v. 139, no. 2, pp. 547-550 (2003).
23. N.V. Kamanina, M.O. Iskandarov, and A.A. Nikitichev, “Middle infrared optical investigations of fullerene-2-(n-prolinol)-5-nitropyridine” , Optics Communications, v. 225, nos. 4-6, pp. 337-340 (2003).
24. N.V. Kamanina, E.F. Sheka, “Optical limiters and diffraction elements based on a COANP-fullerene system: Nonlinear optical properties and quantum-chemical simulation”, Optics and Spectroscopy, v. 96, no. 4, pp. 599-612 (2004).
25. N.V. Kamanina, “Photoinduced phenomena in fullerene-doped PDLC: potentials for optoelectronic applications”, Opto-Electronic Review, v. 12, no. 3, pp. 285-289 (2004).
26. N.V. Kamanina, “Fullerene-dispersed liquid crystal structure: dynamic characteristics and self-organization processes” Physics-Uspekhi 48 (4), 419-427 (2005).
27. N.V. Kamanina, “Photophysics of fullerene-doped nanostructures: optical limiting, hologram recording and switching of laser beam”, Materials Science Forum, Vol.555, pp. 363-369 (2007).
28. N. V. Kamanina and D. P. Uskokovic, “Refractive Index of Organic Systems Doped with Nano-Objects”, Materials and Manufacturing Processes, 23: 552–556, 2008.
29. N. V. Kamanina, A. Emandi, F. Kajzar, and Andre´-Jean Attias “Laser-Induced Change in the Refractive Index in the Systems Based on Nanostructured Polyimide: Comparative Study with Other Photosensitive Structures”, Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 486, pp. 1=[1043]–11=[1053], 2008.

P.S. Сейчас поправила некоторые строчки, а то знак длины волны и пи-сопряжения показывался какими-то другими символами.
P.P.S. Да, забыла написать, что картинка, представленная мною в данной краткой публикации, на сайте нанометра, - это дифракция не только за счёт создания интерференции на структуре и миграции заряда с изменением показателя преломления при записи, но и дифракция на НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ среде, с изменённым параметром порядка. Вы можете видеть (см.рис. выше), что пространственная частота по оси xy (по горизонтали) совсем другая, чем по оси z (по вертикали). Такой картинки ещё ни у кого не видела. Уж простите меня великодушно за хвастовство .
3D - среда? Фрактал? Органический фотонный кристалл?
калий-гадолиниевый вольфромат
ВольфрАмат (соль волчьей пены), простите меня великодушно за... занудство
Ай,СПАСИБО, Владимир Владимирович , за поправку. Ну конечно же!!! Вы - правы...
Так и быть прощаю, живите!
Спасибо за столь развернутый ответ!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Микрокрендель с Наносмыслом
Микрокрендель с Наносмыслом

Стань частью первой в России магистерской программы в области LED- технологий!
Стать участником первой в России магистерской программы в области LED- технологий можно уже на первой волне вступительных испытаний 8 и 9 июля, подав документы в Приемную комиссию Университета ИТМО (г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49). Документы также можно подать почтой.

20 июня в МГУ стартовала приёмная кампания
20 июня в МГУ имени М.В. Ломоносова стартовала приёмная кампания. В новому учебном 2019/2020 году в Московский университет поступят около 10 тысяч абитуриентов, откроются 4 новых направления подготовки и свыше 10 образовательных программ.

Коллекция статей в Frontiers in Chemistry, посвященная Международному Году Периодической Таблицы Элементов
Открыт прием статей в коллекцию Frontiers in Chemistry (Open Access, IF 4.155), посвященной 150 - летию Периодической Таблицы Элементов.

Новые гибридные перовскитоподобные материалы для солнечной энергетики
Тарасов Алексей Борисович, Постнаука
Как сохранить энергию солнца или ветра? Как может измениться стационарная энергетика в будущем? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) Постнаука рассказывает о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.

Материалы к защитам квалификационных работ бакалавров на ФНМ МГУ в 2019 году
Коллектив авторов
4-7 июня 2019 г. (11-00) в аудитории 221 корпуса Б пройдут защиты ВКР бакалавров ФНМ МГУ.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.