Seminarium Fizyki Ciała Stałego
join us / spotkanie
2020-11-06 (10:15) 
mgr inż. Rafał Nowaczyński [1,2], mgr inż. Kamil Szlachetko [2] ([1] Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa [2] Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa)
Plazmoniczne wzmacnianie efektów optycznych w samoorganizujących się kompozytach dielektryczynych i metalo-dielektrycznych
Plasmonic enhancement of optical effects in self-organized dielectric and metal-dielectric composite materials
Opracowane w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie metody (i) bezpośredniego domieszkowania nanocząstkami (ang. Nanoparticle Direct Doping, NPDD) [1] oraz (ii) kierunkowej krystalizacji eutektyków (ang. Directional Solidification of Eutectics, DSE) [2] umożliwiają tworzenie materiałów kompozytowych „bottom up", opartych o matryce szklane i krystaliczne, zawierających w swojej objętości różnego rodzaju nanocząstki (NPs), kropki kwantowe (QDs) oraz jony pierwiastków ziem rzadkich (RE). Współdomieszkowanie szkieł cząstkami o różnego rodzaju składzie, wielkości i kształcie pozwala zaobserwować zjawiska takie jak efekty plazmoniczne (zlokalizowany rezonans plazmonów powierzchniowych, LSPR) [1], wzmocnienie luminescencji ekscytonowej, czy promienisty transfer energii [3]. Wzrost kompozytów eutektycznych opartych o połączenia metal-tlenek, a następnie ich termiczna obróbka umożliwiają otrzymywanie struktur wykazujących wykazujących efekty plazmoniczne [4] oraz wzmacnianie efektów optycznych, m.in. rozpraszania ramanowskiego [5]. Podczas seminarium zaprezentowane zostaną dwa przykłady kompozytów wytworzone metodami NPDD oraz DSE. Pierwszy, niskotopliwe szkło borofosforanowe (NBP) zawierające nanocząstki aktywne optycznie: kropki kwantowe core-shell CdSe/ZnS, CdTe i ZnCdSeS, wykazujące luminescencję w zakresie światła widzialnego, jony erbu i prazeodymu oraz srebrne nanocząstki plazmoniczne, wykazujące zjawisko LSPR przy 405 nm. Zaprezentowany również zostanie samoorganizujący się kompozyt metalo-dielektryczny Bi2O3-Ag zawierający nanocząstki srebra, wykazujący zjawisko LSPR przy długości fali światła 600 nm. Plazmoniczne właściwości eutektyki Bi2O3-Ag wykorzystano do wzbudzenia zjawiska powierzchniowo wzmocnionego rozpraszania ramanowskiego (SERS), co umożliwiło zaobserwowanie dodatkowej odmiany polimorficznej tlenku bizmutu w postaci nanokrystalicznych klastrów w objętości materiału.Praca finansowana ze środków programu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (TEAM/2016-3/29), współfinansowana przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego oraz przez projekt MAESTRO Narodowego Centrum Nauki (2011/02/A/ST5/00471).[1] M. Gajc, et al., NanoParticle Direct Doping: Novel method for manufacturing three-dimensional bulk plasmonic nanocomposites, Adv. Funct. Mat. (2013) 23, 3443.[2] D. A. Pawlak, et al. How far are we from making metamaterials by self-organization? The microstructure of highly anisotropic particles with an SRR-like geometry, Adv. Funct. Mat. (2010) 20, 1116.[3] R. Nowaczynski, et al., Manufacturing of Volumetric Glass–Based Composites with Single‐ and Double‐QD Doping, Part. Part. Syst. Charact. (2018) 36, 1800124.[4] K. Sadecka, et. al., When Eutectics Meet Plasmonics: Nanoplasmonic, Volumetric, Self‐Organized, Silver‐Based Eutectic, Adv. Funct. Mat. (2015) 3(3), 381.[5] K. Szlachetko, et. al., Selective surface-enhanced Raman scattering in a bulk nanoplasmonic Bi2O3-Ag eutectic composite, Nanophotonics (2020), 9(14), 4307.UwagaSeminarium w trybie zdalnympatrz instrukcja :instrukcja: (pdf file)AttentionThe seminar in the remote modesee instruction :instruction: (pdf file)
The methods of (i) Nanoparticle Direct Doping (NPDD) [1] and (ii) Directional Solidification of Eutectics (DSE) [2] developed at the Łukasiewicz Research Network - Institute of Electronic Materials Technology in Warsaw allow for the bottom-up creation of composite materials, based on glass and crystalline matrices, containing various types of nanoparticles, such as metallic nanoparticles, quantum dots and rare-earth ions. Co-doping of glasses with particles of various types, sizes and shapes allows to observe such phenomena as plasmonic effects [1], excitonic luminescence enhancement or radiative energy transfer [3]. The growth of metal-oxide based eutectic composites and their thermal treatment enables to obtain structures exhibiting plasmonic effects [4] and increasing yield of optical effects, e.g. Raman scattering [5]. During the seminar, examples of composites manufactured with the NPDD and DSE methods will be presented, and examples of observed phenomena that occur because of the electromagnetic interaction between nanoparticles in their structure.This work has been financially supported by the TEAM programme of the Foundation for Polish Science (POIR.04.04.00-00-3DBE/16-01), co-financed by the European Union under the European Regional Development Fund. The authors also thank the MAESTRO Project (2011/02/A/ST5/00471) from the National Science Centre. [1] M. Gajc, et al., NanoParticle Direct Doping: Novel method for manufacturing three-dimensional bulk plasmonic nanocomposites, Adv. Funct. Mat. (2013) 23, 3443. [2] D. A. Pawlak, et al. How far are we from making metamaterials by self-organization? The microstructure of highly anisotropic particles with an SRR-like geometry, Adv. Funct. Mat. (2010) 20, 1116. [3] R. Nowaczynski, et al., Manufacturing of Volumetric Glass–Based Composites with Single‐ and Double‐QD Doping, Part. Part. Syst. Charact. (2018) 36, 1800124. [4] K. Sadecka, et. al., When Eutectics Meet Plasmonics: Nanoplasmonic, Volumetric, Self‐Organized, Silver‐Based Eutectic, Adv. Funct. Mat. (2015) 3(3), 381. [5] K. Szlachetko, et. al., Selective surface-enhanced Raman scattering in a bulk nanoplasmonic Bi2O3-Ag eutectic composite, Nanophotonics (2020), 9(14), 4307.