Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/576| Investigación de los efectos no lineales en estructuras bidimensionales con nanopartículas metálicas Investigation of nonlinear effects on bidimensional structures with metallic nanoparticles | |
| Claudia Ivette García Gil | |
| Anatoly Khomenko | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Nanopartículas | |
| Las propiedades ópticas de las nanopartículas de metales nobles se rigen por las oscilaciones coherentes de los electrones de la banda de conducción, conocidos como plasmones de superficie localizados (PSL). Las resonancias plasmónicas pueden aumentar considerablemente los campos electromagnéticos locales en el entorno de las partículas metálicas. A su vez, éstas generan fuertes respuestas no lineales en nanoestructuras las cuales pueden usarse como aplicaciones en la biología, la medicina, en procesos de almacenamiento óptico de información, etc. En este proyecto de tesis estudiamos las propiedades ópticas no lineales de segundo y tercer orden de nanobarras de oro, los cuales proporcionan ventajas significativas con respecto a las nanopartículas con otras formas. Para estas nanopartículas, la longitud de onda de resonancia del PSL depende de la relación entre la longitud y el diámetro, por lo que se puede ser adaptada a una longitud de onda particular por el método de fabricación establecido, importante para diferentes aplicaciones. En el presente trabajo, las propiedades ópticas no lineales de las nanobarras de oro se estudiaron embebidas en diferentes medios como en suspensiones y en una superficie de un semiconductor. Se investigaron experimentalmente los efectos de la generación de segundo armónico (GSA), el índice de refracción no lineal, la absorción no lineal, el efecto termo-óptico y la fotocalefacción en un líquido por nanobarras. En los estudios de GSA, se propuso un método que aumenta significativamente la señal de GSA y se demuestra experimentalmente. Este método consiste en la fabricación de un perfil periódico en la superficie de un semiconductor, dando como resultado la formación de órdenes de difracción con una intensidad más alta que la intensidad de GSA para el caso de una superficie plana. El estudio de la GSA se enfocó principalmente en las mediciones de las dependencias de la polarización de la luz de bombeo en el segundo armónico. Los experimentos se realizaron en las siguientes muestras: suspensiones acuosas de nanobarras, nanobarras sobre superficies planas, superficies de silicio con un perfil periódico, además, en tiras de películas delgadas de oro sobre una superficie de silicio. Se investigaron los efectos no lineales de tercer orden empleando el método de Z-scan con resolución en el tiempo y un láser de Ti: Zafiro de femtosegundos como fuente de luz, lo que permitió medir por separado los efectos térmicos lentos y los efectos electrónicos ultrarrápidos. Se ha mostrado que el método de Z-scan permite la investigación del calentamiento en suspensiones de nanopartículas por un haz de láser con una resolución en el tiempo de alrededor de 15 µs. The optical properties of noble metals nanoparticles such as gold and silver are mainly governed by the coherent oscillations of conduction band electrons known as localized surface plasmons (LSPs). The plasmon resonances excited by light lead to strong enhancement local electromagnetic fields in the vicinity of the metallic particles. In turn, this leads to strong nonlinear responses of nanostructures that can find applications in optical storage devices, biology, medicine, etc. In this thesis project, we study the nonlinear optical properties of the second and third order of gold nanorods that provide significant advantages over nanoparticles of other forms. First of all, the wavelength of nanorods plasmonic resonance depends on nanoparticle aspect ratio, namely, on the ratio between length and diameter and can be easily tailored to a particular wavelength by an established fabrication method, which is very important for many applications. In present work the nonlinear optical properties of gold nanorods were studied in different environments of nanoparticles, namely, in suspensions and on a surface of a semiconductor. The second harmonic generation (SHG), nonlinear refractive index, nonlinear absorption, thermos-optic effect, and photoheating of liquid by nanorods were investigated experimentally. In studies of SHG a method was proposed and experimentally confirmed that would significantly increase the SHG signal from nanoparticles on a surface of a semiconductor. The method involved formation of a periodic profile on the semiconductor surface that leads to the formation of diffraction second harmonic diffraction order swith higher intensity than intensity of SHG in the case of flat surface. The study of SHG was focused mainly on measurements of the polarization dependence of second harmonic from the pump light polarization. The experiments were performed with the following samples: aqueous suspension of gold nanorods, gold nanorods on flat surfaces and on the silicon surface with periodic profile, and strips of thin films of gold on a silicon surface. The time resolved Z-scan method with Ti:Sapphire femtosecond laser was used for investigation of nonlinear effects of third order, which allowed to measure separately the fast electronic and slow thermal effects. It has been shown that Z-scan method allows investigation of nanoparticles suspension heating by a laser beam with time resolution about 15 µs. | |
| CICESE | |
| 2016 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| García Gil, C.I.2016.Investigación de los efectos no lineales en estructuras bidimensionales con nanopartículas metálicas.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.92 pp. | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 244811.pdf | Versión completa de la tesis | 18.33 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |