Шинкаренко Є. В. Нестаціонарні та нелінійні оптичні процеси в середовищах з наночастинками золота при фемтосекундному лазерному збудженні .

Дисертаційна робота присвячена дослідженню змін оптичних властивостей наночастинок (НЧ) Au різної форми під дією фемтосекундних лазерних імпульсів. Висока швидкодія оптичного відгуку металевих НЧ робить такі системи перспективними для надшвидких (субпікосекундних) оптичних елементів. Дослідження проводились на таких об'єктах: НЧ сферичної форми в плавленому кварці; водні колоїдні розчини НЧ сферичної форми; водні колоїдні розчини НЧ циліндричної форми. Для вивчення змін оптичних властивостей в субпікосекундному часовому діапазоні вдосконалено часороздільні методики дослідження змін наведеного поглинання - "збудження-зондування" та вторинного випромінювання -"оптичний керрівський затвор". Досліджено супутні ефекти, що виникають при виконанні досліджень за цими методиками, та проведено теоретичні розрахунки ефективності та часової роздільної здатності методики "оптичного керрівського затвору". Експериментально досліджено наведені зміни оптичних властивостей середовищ з золотими НЧ після взаємодії з фемтосекундним лазерним випромінюванням з енергією імпульсу від 1 мкДж до 120 мкДж. Показано, що після такої взаємодії відбувається зменшення інтенсивності плазмонної смуги поглинання та збільшення її спектральної ширини. Проведено чисельне моделювання розігріву електронного газу та ґратки НЧ під дією фемтосекундних лазерних імпульсів та відповідних змін діелектричної функції золота з врахуванням міжзонних переходів. Встановлено, що експериментально зареєстроване збільшення часу релаксації оптичних властивостей від 2 пс до 10 пс при збільшенні густини енергії імпульсу збудження від 0,2 мДж/см2 до 1,2 мДж/см2 викликане зміною теплоємності електронного газу золота при його розігріві. Окрім цього виявлено незворотні зміни оптичних властивостей колоїдних розчинів золотих наноциліндрів, що супроводжувались зміною кольору та спектрів оптичної густини досліджених зразків. Використовуючи метод електронної мікроскопії, встановлено, що такі зміни відбуваються через зміну форми НЧ від циліндричної до сферичної внаслідок плавлення НЧ під дією лазерних імпульсів.