Ensembles of Plasmonic Nanoparticles

Tutkimustuotos

Tutkijat

  • Heikki Rekola

Organisaatiot

Kuvaus

Tämä väitöskirja käsittelee metallisista nanohiukkasista koostuvien järjestelmien optista vastetta numeeristen simulaatioiden ja kokeellisen tutkimuksen kautta. Metalliset nanohiukkaset vuorovaikuttavat valon kanssa plasmoniresonanssien kautta. Nämä resonanssit riippuvat voimakkaasti hiukkasten koosta, muodosta ja ympäristöstä. Plasmoniresonanssien herkkyyttä hiukkasia ympäröivälle materiaalille käytetään hyväksi esimerkiksi kemiallisessa tunnistuksessa, jossa liuoksessa kelluvat hiukkaset tarttuvat toisiinsa kiinni kun kohdekemikaalia lisätään. Tästä seuraa liuoksen värin muutos, joka voidaan havaita paljain silmin ilman erityistä mittalaitteistoa.  Toisiinsa tarttuneiden hiukkasten värin muutos on seurausta plasmoniresonanssien lähikenttien välisestä vuorovaikutuksesta. Hallitsemattoman tarttumisen sijaan hiukkaset voidaan myös järjestää muiten nanokokoisten objektien ympärille, jotka toimivat rakennustelineinä hiukkasille. Tämän tyyppisten itsejärjestyneiden systeemien optista vastetta tutkittiin julkaisuissa III ja IV, missä kultananohiukkaiset koottiin kiertyneiden, nanokokoisten tikkujen ympärille. Tuloksena olevilla rakenteilla havaittiin olevan suuri plasmoniresonansseista riippuva ero vasen- ja oikeakätisen valon polarisaatioille. Rakennuspalikoina käytetyillä kultahiukkasilla tätä ominaisuutta ei ole. Rakenteita simuloitiin numeerisesti ja tulokset vastaavat hyvin kokeellisia havaintoja.  Nanohiukkasten väriä voidaan muuttaa myös tekemällä säännöllisiä hilarakenteita. Heijastuneessa tai läpi menneessä valossa kapea aallonpituusalue näkyy voimakkaammin konstruktiivisen interferenssin vuoksi, kun taas muilla aallonpituuksilla destruktiivinen interferenssi heikentää valon intensiteettiä. Tätä aallonpituusaluetta voidaan säätää kallistamalla näytettä tai muuttamalla hiukkasten välistä etäisyyttä. Väitöskirjan kansikuvassa on alumiinipartikkeleista valmistettuja hiloja eri partikkeleiden välisillä etäisyyksillä, jotka heijastavat eri aallonpituuksia koko näkyvän spektrin alueelta. Tämäntyyppisiä rakenteita on tutkittu väitöskirjan julkaisuissa I ja II alustana miniariturisoitujen laserlähteen toteuttamisessa.  Hilojen optisia ominaisuuksia käydään läpi väitöskirjassa alkaen yksinkertaistetuista malleista, jonka jälkeen siirrytään numeerisiin malleihin ja kokeisiin. Yksi- ja kaksiulotteisia hiloja käytettiin laserlähteinä orgaanisten väriaineiden kanssa.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7996-7
Sähköinen ISBN978-952-60-7997-4
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • plasmoniikka, periodiset rakenteet, partikkelihilat, kiraaliset rakenteet

ID: 30202754