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

 

Одуванчик
Одуванчик

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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.