Magneto-optics of plasmonic nickel nanostructures

Julkaisun otsikon käännös: Magneto-optiset ilmiöt nikkeliplasmonirakenteissa

Mikko Kataja

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Plasmonirakenteet mahdollistavat näkyvän valon kytkeytymisen huomattavasti sen omaa aallonpituutta pienempiin rakenteisiin. Plasmonit ovatkin tärkeässä roolissa uudenlaisen nanomittakaavan optiikan kehittämisessä. Erityisen mielenkiintoiseksi plasmoniresonanssit tekee mahdollisuus yhdistää niiden tuottamat voimakkaat sähkökentät aktiivisiin elementteihin uudenlaisten nanolaitteiden valmistamiseksi. Eräs vaihtoehto on käyttää ns. magneto-optisia ilmiötä plasmoniresonanssien polarisaatio-ominaisuuksien manipulointiin ulkoisten magneettikenttien avulla. Tässä väitöskirjassa esitellään uusia tutkimustuloksia magneto-optisista ilmiöistä ferromagneettisissa nikkeliplasmonirakenteissa. Magnetoituman ja plasmoniresonanssien yhdistäminen samassa rakenteessa helpottaa magneto-optisten ilmiöiden ja plasmonien vuorovaikutuksen ymmärtämistä. Kokeellisin mittauksin osoitetaan että ympyränmuotoisissa nanopisteissä plasmoniresonanssit vahvistavat magneto-optisia ilmöitä. Symmetrian rikkominen käyttämällä elliptisiä nanopisteitä johtaa tulokseen jonka mukaan magneto-optisia ilmöitä plasmonirakenteissa voi kuvata käyttämällä mallia, joka perustuu kahteen kytkettyyn, vastakkaissuuntaiseen plasmoniresonanssiin. Nanorakenteiden järjestäminen perioidisiin fotonikiderakenteisiin johtaa vielä voimakkaampiin hilaplasmoniresonansseihin, jotka entisestään vahvistavat magneto-optisia ilmiötä. Havaitut ilmiöt voidaan selittää yksittäisten plasmoniresonanssien kytkeytymisellä hilassa. Optiset ja magneto-optiset moodit kytkeytyvät hilassa vastakkaisissa suunnissa mikä lisää vapausasteita magneto-optisten ilmöiden suunnittelussa. Yhdistämällä ferromagneettisia ja jalometallinanopartikkeleja samaan ns. hybridihilaan, voidaan ferromagneettisille metalleille ominaisia ohmisia häviöitä kompensoida ja saada aikaan hiloja joissa magneto-optiset ilmiöt yhdistyvät vahvempiin plasmoniresonansseihin. Hybridihilan magneto-optiset ominaisuudet riippuvat sekä ferromagneettisten että jalometallisten partikkelien ominaisuuksista. Ilmiö selittyy myös yksittäisten partikkelien kytkeytymisellä. Yksittäisten nikkelinanopartikkelien ominaisuudet selitetään analyyttisellä mallilla, joka perustuu laajenetulle suurien aallonpituuksien approksimaatiolle (modified long wavelength approximation, MLWA). Hilarakenteiden optiset ja magneto-optisia ilmiöitä mallinnetaan yksittäisten dipolien approksimaatiolla, (discrete dipole approximation, DDA) johon on sisällytetty magneto-optiset ilmiöt. Väitöskirjan koetuloksia ferromagneettisista nanorakenteista ja hybridihiloista ja niitä kuvaavia malleja voidaan hyödyntää magneto-optisten elementtien integroimiseen uusiin nanomittakaavan optisiin laitteisiin kuten fotonikiteisiin ja metapintoihin.
Julkaisun otsikon käännösMagneto-optiset ilmiöt nikkeliplasmonirakenteissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • van Dijken, Sebastiaan, Vastuuprofessori
  • van Dijken, Sebastiaan, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-6810-7
Sähköinen ISBN978-952-60-6811-4
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • nanoteknologia
  • nano-optiikka
  • plasmoniikka
  • magneto-optiset ilmiöt
  • fotonikiteet
  • pintaplasmonit

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Magneto-optiset ilmiöt nikkeliplasmonirakenteissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä