Выпуски

 / 

2018

 / 

Февраль

  

1000-й номер журнала "Успехи физических наук". Обзоры актуальных проблем


Оптика и спектроскопия единичной плазмонной наноструктуры

,
Институт спектроскопии РАН, ул. Физическая 5, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация

Рассматривается взаимодействие лазерного света с единичными плазмонными наноструктурами. Из-за чрезвычайно слабого оптического отклика единичной наноструктуры исследования в наноплазмонике до недавнего времени осуществлялись с ансамблями наночастиц. В ансамбле наночастиц как структурные, так и материальные параметры варьируются от одной наночастицы к другой, поэтому оптический отклик является усреднённым по ансамблю. Измерения на уровне единичных наноструктур являются эффективным методом исследования фундаментальных оптических и спектроскопических свойств наноструктур, позволяющим определить механизмы элементарных физических процессов и избежать усреднения с неизбежной потерей физической информации. Рассмотрено многообразие оптических явлений в слабых световых полях (линейное взаимодействие), а также взаимодействие с излучением высокой интенсивности (нелинейное взаимодействие).

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: наноплазмоника, единичные плазмонные наноструктуры, нелинейная наноплазмоника, применения единичных плазмонных наноструктур
PACS: 68.65.−k, 73.20.Mf, 78.67.−n (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.06.038163
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/2/b/
Цитата: Балыкин В И, Мелентьев П Н "Оптика и спектроскопия единичной плазмонной наноструктуры" УФН 188 143–168 (2018)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 25 октября 2016, доработана: 23 июня 2017, 29 июня 2017

English citation: Balykin V I, Melentiev P N “Optics and spectroscopy of a single plasmonic nanostructurePhys. Usp. 61 133–156 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.06.038163

Список литературы (188) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (3) Похожие статьи (20)

  1. Kauranen M, Zayats A V Nature Photon. 6 737 (2012)
  2. Lapine M, Shadrivov I V, Kivshar Yu S Rev. Mod. Phys. 86 1093 (2014)
  3. Балыкин В И УФН 184 656 (2014); Balykin V I Phys. Usp. 57 607 (2014)
  4. Moerner W E Rev. Mod. Phys. 87 1183 (2015)
  5. Brongersma M L, Shalaev V M Science 328 440 (2010)
  6. Stockman M I et al. Nature Photon. 1 539 (2007)
  7. Jackson J D Classical Electrodynamics 3rd ed. (New York: Wiley, 1999)
  8. Maier S A Plasmonics: Fundamentals and Applications (Berlin: Springer, 2007)
  9. Kloos T Z. Phys. A 265 225 (1973)
  10. Höhberger H J, Otto A, Petri E Solid State Commun. 16 175 (1975)
  11. Petri E, Otto A Phys. Rev. Lett. 34 1283 (1975)
  12. Ritchie R H Phys. Rev. 106 874 (1957)
  13. Stern E A, Ferrell R A Phys. Rev. 120 130 (1960)
  14. Tanner D B "Optical effects in solids" https://www.phys.ufl.edu/~tanner/notes.pdf, (Gainesville, FL: Department of Physics, Univ. of Florida)
  15. Osborn J A Phys. Rev. 67 351 (1945)
  16. Bohren C F, Huffman D R Absorption and Scattering of Light by Small Particles (New York: Wiley, 1998)
  17. Khlebtsov B N, Khlebtsov N G J. Phys. Chem. C 111 11516 (2007)
  18. Melentiev P N et al. Nano Lett. 16 1138 (2016)
  19. Kreibig U, Vollmer M Optical Properties of Metal Clusters (Berlin: Springer, 1995)
  20. Fuchs R, Claro F Phys. Rev. B 35 3722 (1987)
  21. Lal S, Link S, Halas N J Nature Photon. 1 641 (2007)
  22. González A L, Reyes-Esqueda J A, Noguez C J. Phys. Chem. C 112 7356 (2008)
  23. Flytzanis C et al. Progress in Optics Vol. 29 (Ed. E Wolf) (Amsterdam: North-Holland, 1991) p. 321
  24. Baida H et al. Nano Lett. 9 3463 (2009)
  25. Voisin C et al. J. Phys. Chem. B 105 2264 (2001)
  26. Otto A J. Raman Spectrosc. 22 743 (1991)
  27. Hu M et al. J. Mater. Chem. 18 1949 (2008)
  28. Blaber M G J. Phys. Chem. C 116 393 (2012)
  29. Juvé V et al. Nano Lett. 13 2234 (2013)
  30. Naik G V, Shalaev V M, Boltasseva A Adv. Mat. 25 3264 (2013)
  31. Link S, El-Sayed M A J. Phys. Chem. B 103 8410 (1999)
  32. Lindfors K et al. Phys. Rev. Lett. 93 037401 (2004)
  33. Berciaud S et al. Nano Lett. 5 515 (2005)
  34. Scholl J A, Koh A L, Dionne J A Nature 483 421 (2012)
  35. Sperling R A et al. Chem. Soc. Rev. 37 1896 (2008)
  36. Anker J N et al. Nature Mater. 7 442 (2008)
  37. Akimov A V et al. Nature 450 402 (2007)
  38. Born M, Wolf E Principles of Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2002)
  39. Jain P K et al. Plasmonics 2 107 (2007)
  40. Garcia M A J. Phys. D 44 283001 (2011)
  41. Sarychev A K, Shalaev V M Electrodynamics of Metamaterials (Singapore: World Scientific, 2007)
  42. Kumar C S S R (Ed.) Nanostructured Thin Films and Surfaces (Nanomaterials for the Life Sciences) Vol. 5 (Weinheim: Wiley-VCH, 2010)
  43. Lal S, Link S, Halas N J Nature Photon. 1 641 (2007)
  44. Atwater H A, Polman A Nature Mater. 9 205 (2010)
  45. Feth N et al. Opt. Lett. 33 1975 (2008)
  46. Rockstuhl C et al. Opt. Express 16 2080 (2008)
  47. Shahbazyan T V, Stockman M I (Eds) Plasmonics: Theory and Applications (Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics) Vol. 15 (Dordrecht: Springer, 2013)
  48. Pendry J B et al. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 47 2075 (1999)
  49. Linden S et al. Science 306 1351 (2004)
  50. Klein M W et al. Science 313 502 (2006)
  51. Klein M W et al. Opt. Express 15 5238 (2007)
  52. Bethe H A Phys. Rev. 66 163 (1944)
  53. Bouwkamp C J Rep. Prog. Phys. 17 35 (1954)
  54. García de Abajo F J et al. Opt. Express 14 7 (2006)
  55. Roberts A J. Opt. Soc. Am. A 4 1970 (1987)
  56. Rindzevicius T et al. J. Phys. Chem. C 111 1207 (2007)
  57. Ebbesen T W et al. Nature 391 667 (1998)
  58. Garcia-Vidal F J et al. Rev. Mod. Phys. 82 729 (2010)
  59. Webb K J, Li J Phys. Rev. B 73 033401 (2006)
  60. García-Vidal F J et al. Phys. Rev. Lett. 95 103901 (2005)
  61. Lezec H J et al. Science 297 820 (2002)
  62. Melentiev P N et al. Opt. Express 19 22743 (2011)
  63. Мелентьев et al. ЖЭТФ 142 211 (2012); Melentiev P N et al. JETP 115 185 (2012)
  64. Treshin I V et al. Phys. Rev. A 88 023832 (2013)
  65. Yablonovitch E Phys. Rev. Lett. 58 2059 (1987)
  66. Notomi M Rep. Prog. Phys. 73 096501 (2010)
  67. Carslaw H S, Jaeger J C Conduction of Heat in Solids 2nd ed. (Oxford: Clarendon Press, 1959)
  68. Schwab K et al. Nature 404 974 (2000)
  69. Agraït N, Yeyati A L, van Ruitenbeek J M Phys. Rep. 377 81 (2003)
  70. Boyer D et al. Science 297 1160 (2002)
  71. Richardson H H et al. Nano Lett. 9 1139 (2009)
  72. Baffou G, Girard C, Quidant R Phys. Rev. Lett. 104 136805 (2010)
  73. Govorov A O, Richardson H H Nano Today 2 (1) 30 (2007)
  74. Baffou G, Quidant R, Garc&iacte;a de Abajo F J ACS Nano 4 709 (2010)
  75. Baffou G, Rigneault H Phys. Rev. B 84 035415 (2011)
  76. Inouye H et al. Phys. Rev. B 57 11334 (1998)
  77. Grua P et al. Phys. Rev. B 68 035424 (2003)
  78. Arbouet A et al. Phys. Rev. Lett. 90 177401 (2003)
  79. Huang W et al. J. Phys. Chem. C 111 10751 (2007)
  80. Hu M, Hartland G V J. Phys. Chem. B 106 7029 (2002)
  81. Habenicht A et al. Science 309 2043 (2005)
  82. Huang W, Qian W, El-Sayed M A J. Am. Chem. Soc. 128 13330 (2006)
  83. Melentiev P N et al. Laser Phys. Lett. 10 075901 (2013)
  84. Boyd R W Nonlinear Optics 2nd ed. (San Diego, CA: Academic Press, 2003)
  85. Fomichev S V et al. Opt. Express 11 2433 (2003)
  86. Capretti A et al. Phys. Rev. B 89 125414 (2014)
  87. Czaplicki R et al. Nano Lett. 15 530 (2015)
  88. Bouhelier A et al. Phys. Rev. Lett. 90 013903 (2003)
  89. Kim S et al. Nature 453 757 (2008)
  90. Bar-Elli O et al. ACS Nano 9 8064 (2015)
  91. Aouani H et al. Nature Nanotechnol. 9 290 (2014)
  92. Palomba S, Novotny L Nano Lett. 9 3801 (2009)
  93. Danckwerts M, Novotny L Phys. Rev. Lett. 98 026104 (2007)
  94. Hajisalem G, Hore D K, Gordon R Opt. Mater. Express 5 2217 (2015)
  95. Mooradian A Phys. Rev. Lett. 22 185 (1969)
  96. Dulkeith E et al. Phys. Rev. B 70 205424 (2004)
  97. Melentiev P N et al. Opt. Express 20 19474 (2012)
  98. Ghenuche P et al. Phys. Rev. Lett. 101 116805 (2008)
  99. Bouhelier A, Beversluis M R, Novotny L Appl. Phys. Lett. 83 5041 (2003)
  100. Schuck P J et al. Phys. Rev. Lett. 94 017402 (2005)
  101. Melentiev P N et al. Opt. Express 23 11444 (2015)
  102. Melentiev P N et al. Opt. Express 21 13896 (2013)
  103. Nezami M S, Gordon R Opt. Express 23 32006 (2015)
  104. Guyot-Sionnest P, Chen W, Shen Y R Phys. Rev. B 33 8254 (1986)
  105. Butet J et al. Nano Lett. 10 1717 (2010)
  106. Metzger B et al. Nano Lett. 14 2867 (2014)
  107. Ren M et al. Nature Commun. 3 833 (2012)
  108. Genet C, Ebbesen T W Nature 445 39 (2007)
  109. Schön P et al. Opt. Lett. 35 4063 (2010)
  110. Krause D, Teplin C W, Rogers C T J. Appl. Phys. 96 3626 (2004)
  111. Richards B, Wolf E Proc. R. Soc. Lond. A 253 358 (1959)
  112. Dadap J I, Shan J, Heinz T F J. Opt. Soc. Am. B 21 1328 (2004)
  113. Краснок А Е и др. УФН 183 561 (2013); Krasnok A E et al. Phys. Usp. 56 539 (2013)
  114. Kim E M et al. Phys. Rev. Lett. 95 227402 (2005)
  115. Константинова Т В и др. Квантовая электроника 43 379 (2013); Konstantinova T Y et al. Quantum Electron. 43 379 (2013)
  116. Shalaev V M Nonlinear Optics of Random Media: Fractal Composites and Metal-Dielectric Films (Springer Tracts in Modern Physics) Vol. 158 (Berlin: Springer, 2000)
  117. Fomichev S V, Zaretsky D F, Becker W Phys. Rev. B 79 085431 (2009)
  118. Petrov G I et al. Appl. Phys. Lett. 83 3993 (2003)
  119. Wang L et al. ACS Photon. 3 1494 (2016)
  120. Hajisalem G, Nezami M S, Gordon R Nano Lett. 14 6651 (2014)
  121. Metzger B et al. ACS Photon. 1 471 (2014)
  122. Reinhold J et al. Phys. Rev. B 86 115401 (2012)
  123. Scalora M et al. Phys. Rev. A 82 043828 (2010)
  124. Hanke T et al. Nano Lett. 12 992 (2012)
  125. Huang L, Cheng J-X Annu. Rev. Mater. Res. 43 213 (2013)
  126. Константинова Т В и др. ЖЭТФ 144 27 (2013); Konstantinova T V et al. JETP 117 21 (2013)
  127. Hanke T et al. Phys. Rev. Lett. 103 257404 (2009)
  128. Melentiev P N et al. Opt. Lett. 38 2274 (2013)
  129. Sasanpour P et al. Nano 5 325 (2010)
  130. N'Gom M et al. Proc. of the Conf. on Lasers and Electro-Optics/Intern. Quantum Electronics, Baltimore, MD, USA, 2009, OSA Technical Digest (Washington, DC: Optical Society of America, 2009), paper IMK4
  131. Schwartz O, Oron D Nano Lett. 9 4093 (2009)
  132. Мелентьев П Н и др. Квантовая электроника 46 414 (2016); Melentiev P N et al. Quantum Electron. 46 414 (2016)
  133. Novotny L, van Hulst N Nature Photon. 5 83 (2011)
  134. Castro-Lopez M et al. Nano Lett. 11 4674 (2011)
  135. Melentiev P N et al. Nanotechnology 20 235301 (2009)
  136. Melentiev P N et al. Opt. Commun. 382 509 (2017)
  137. Beversluis M R, Bouhelier A, Novotny L Phys. Rev. B 68 115433 (2003)
  138. Boyd G T, Yu Z H, Shen Y R Phys. Rev. B 33 7923 (1986)
  139. Durr N J et al. Nano Lett. 7 941 (2007)
  140. Dulkeith E et al. Phys. Rev. B 70 205424 (2004)
  141. Mohamed M B et al. Chem. Phys. Lett. 317 517 (2000)
  142. Shahbazyan T V, Perakis I E, Bigot J-Y Phys. Rev. Lett. 81 3120 (1998)
  143. Biagioni P et al. Nano Lett. 12 2941 (2012)
  144. Vinogradov A P et al. Phys. Rev. B 74 045128 (2006)
  145. Melentiev P, Afanasiev A, Balykin V Phys. Rev. A 88 053841 (2013)
  146. Biagioni P, Huang J-S, Hecht B Rep. Prog. Phys. 75 024402 (2012)
  147. Novotny L, Hecht B Principles of Nano-Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2006)
  148. Chon J W M, Iniewski K (Eds) Nanoplasmonics: Advanced Device Applications (Boca Raton, FL: CRC Press, 2014)
  149. Feise M W, Shadrivov I V, Kivshar Yu S Phys. Rev. E 71 037602 (2005)
  150. Tzuang L D et al. Nature Photon. 8 701 (2014)
  151. Shaltout A, Kildishev A, Shalaev V Opt. Mater. Express 5 2459 (2015)
  152. de Hoop A T Appl. Sci. Res. B 8 135 (1960)
  153. Jalas D et al. Nature Photon. 7 579 (2013)
  154. Melentiev P N et al. Eur. Phys. J. D 71 152 (2017)
  155. Mutlu M et al. Phys. Rev. Lett. 108 213905 (2012)
  156. Menzel C et al. Phys. Rev. Lett. 104 253902 (2010)
  157. Klimov V V et al. Phys. Rev. A 92 063842 (2015)
  158. Kaliteevski M et al. Phys. Rev. B 76 165415 (2007)
  159. Виноградов А П и др. УФН 180 249 (2010); Vinogradov A P et al. Phys. Usp. 53 243 (2010)
  160. Sarger L, Oberlé J Femtosecond Laser Pulses: Principles and Experiments (Advanced Texts in Physics, Ed. C Rullière) (Berlin: Springer, 2005) p. 195
  161. Mårsell E et al. Nano Lett. 15 6601 (2015)
  162. Lange J et al. Photonics Europe 2006, Strasbourg, France, 3 - 7 April 2006 (Bellingham, WA: SPIE Press, 2006) p. 61950Z
  163. Auston D H Appl. Phys. Lett. 18 249 (1971)
  164. Bowlan P, Gabolde P, Trebino R Opt. Express 15 10219 (2007)
  165. Extermann J et al. Opt. Express 16 10405 (2008)
  166. Li H et al. Appl. Phys. Lett. 96 021103 (2010)
  167. Melentiev P N et al. Laser Phys. Lett. 11 105301 (2014)
  168. Gu F X et al. Nano Today 2 (3) 14 (2007)
  169. Huang X et al. Lasers Med. Sci. 23 217 (2008)
  170. Huang X, Neretina S, El-Sayed M A Adv. Mater. 21 4880 (2009)
  171. Berns M W et al. Science 213 505 (1981)
  172. Yanik M F et al. Nature 432 822 (2004)
  173. Timko B T, Dvir T, Kohane D S Adv. Mater. 22 4925 (2010)
  174. Selmke M, Braun M, Cichos F ACS Nano 6 2741 (2012)
  175. Beard P Interface Focus 1 602 (2011)
  176. Robert H M L et al. ACS Omega 1 2 (2016)
  177. Deka G et al. Nanophotonics 6 (1) 31 (2017)
  178. Ashkin A, Dziedzic J M Science 235 1517 (1987)
  179. Moffitt J R et al. Annu. Rev. Biochem. 77 205 (2008)
  180. Regmi R et al. Sci. Rep. 5 15852 (2015)
  181. Novotny L, Bian R X, Xie X S Phys. Rev. Lett. 79 645 (1997)
  182. Pang Y, Gordon R Nano Lett. 11 3763 (2011)
  183. Chen Y et al. Opt. Express 23 30227 (2015)
  184. Gelfand R M, Wheaton S, Gordon R Opt. Lett. 39 6415 (2014)
  185. Zehtabi-Oskuie A et al. Nanotechnology 25 495301 (2014)
  186. Jones S, Al Balushi A A, Gordon R J. Opt. 17 102001 (2015)
  187. Xu H et al. Nano Lett. 16 2639 (2016)
  188. Al Balushi A A et al. Analyst 140 4760 (2015)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение