Ближнепольная сканирующая микроскопия пространственного распределения светового поля, формируемого нанообъектами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ
|
Дубровкин, Александр Михайлович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Москва
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2010
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.21
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
004612561
На правах рукописи
ДУБРОВКИН АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ
БЛИЖНЕПОЛЬНАЯ СКАНИРУЮЩАЯ МИКРОСКОПИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СВЕТОВОГО ПОЛЯ, ФОРМИРУЕМОГО НАНООБЪЕКТАМИ
Специальность 01.04.21 - лазерная физика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
1 1 ноя 2010
Москва-2010
004612561
Работа выполнена на кафедре общей физики и волновых процессов физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Научный руководитель: кандидат физико-математических наук
Магницкий Сергей Александрович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,
профессор Трофимов Вячеслав Анатольевич, ВМиК МГУ им. М.В.Ломоносова, г. Москва
кандидат физико-математических наук
Трухин Валерий Николаевич,
ФТИ им. А.Ф.Иоффе, г. Санкт-Петербург
Ведущая организация:
Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. H.H. Семенова РАН, г. Москва
Защита состоится 18 ноября 2010 г. в на заседании диссертационного совета Д 501.001.31 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова
по адресу: 119991 ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, дом 1, строение 62, Корпус нелинейной оптики, аудитория им. С.А. Ахматова.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова
Автореферату
Ученый С' кандидат
2010 года
совета Д 501.001.31, ,доцент
Т.М. Ильинова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертационная работа посвящена исследованию формирования пространственного распределения света нанообъектами при их освещении лазерным излучением на масштабах порядка либо меньше длины волны.
Актуальность темы
Еще недавно минимальные пространственные масштабы, с которыми оперировала оптика, ограничивались дифракционным пределом. Причем это относилось не только к экспериментальной реализации пространственного разрешения различных оптических приборов, но и, по общему мнению, являлось фундаментальным ограничением всех оптических устройств. Сейчас представляется достаточно ясным, что понятие дифракционного предела относится только к определенным состояниям электромагнитного поля - к распространяющимся волнам. Для светового поля, находящегося в нерадиационном состоянии ближнего поля, понятие дифракционного предела не существует, и световое поле может быть сфокусировано вплоть до размера атома. Существенный прогресс, наблюдающийся в последние годы в разработке наноструктурированных материалов, приведший к экспериментальной реализации метаматериалов в оптическом диапазоне, созданию нанолазера, а также прогресс в развитии экспериментальных методов, таких как сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля, привел к резкой активности в научных и технологических исследованиях в этом направлении. Подтверждением этого является экспоненциальный рост количества публикаций по этой теме, наблюдающийся в последние годы.
Одной из важных задач современной нанофотоники, требующей проведения дальнейших экспериментальных и теоретических исследований, является задача формирования пространственного распределения света вблизи нанообъекта при его лазерном освещении.
Если способы управления пространственным распределением света на масштабах много больших длины волны хорошо разработаны в традиционной (дальнепольной) оптике и имеют широкое применение в современной экспериментальной физике и технике, то решение вопросов, связанных с формированием пространственного распределения света на масштабах порядка длины волны, находятся лишь в начальной стадии своего развития. При переходе на субволновые масштабы задача усложняется не только
з I
количественно, но и качественно, так как по мере уменьшения размеров объекта и при приближении к его поверхности все более существенную роль начинают играть так называемые ближнепольные компоненты светового поля.
С точки зрения терминологии, принятой в физической оптике, рассматриваемые задачи относятся к дифракции света на нанообъектах произвольной формы. Кроме фундаментального интереса, заключающегося в понимании законов поведения света вблизи нанообъектов, эта задача имеет и практический интерес. Например, при создании будущих интегральных оптических микросхем может потребоваться формирование сложных распределений света в пространстве на наномасштабах.
Такие сложные распределения света в пространстве логично называть пространственными световыми структурами. В этом смысле такой термин употребляется в некоторых главах диссертационной работы.
Цели и задачи диссертационной работы
Целью диссертационной работы является поиск закономерностей формирования пространственных световых структур при освещении лазерным излучением нанообъектов, преимущественно - уединенных. При этом основная задача состоит в изучении пространственного распределения светового поля, формируемого уединенными нанообъектами, методом ближнепольной сканирующей микроскопии.
В частности были поставлены следующие задачи:
• создание экспериментальной установки апертурного сканирующего оптического микроскопа ближнего поля (СОМБП) для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении;
• выбор и реализация методик изготовления уединенных, квазипериодических и доменно-структурированных нанообъектов из диэлектрика для управления светом на субволновых масштабах;
• методом апертурной сканирующей оптической микроскопии ближнего поля исследовать формирование пространственных световых структур, образованных рядом прозрачных нанообъектов различной формы при лазерном освещении;
• поиск теоретических подходов к описанию формирования трехмерных распределений ближнего поля уединенными нанообъектами.
Научная новизна работы
1. Впервые зарегистрировано формирование оптических спиралей, формируемых прозрачным нанообъектом.
2. Экспериментально показано, что уединенный полимерный наноцилиндр способен формировать одинарные и двойные спирали в двумерных сечениях пространственного распределения интенсивности непрерывного лазерного излучения в объеме над его вершиной.
3. Показано, что наличие поверхностных плазмонов не является обязательным фактором для формирования оптических спиралей нанообъектами.
4. При прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕС-4000 в области узлов пленки зарегистрировано формирование локальных провалов интенсивности, представляющих собой расширяющуюся трубку (с характерными поперечными размерами 1-2 мкм и высотой не менее 3 мкм), в которой отсутствует свет.
5. В рамках квазистатического приближения показано, что с точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) световые ближние поля нанообъектов могут быть выражены через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа.
6. Предложен новый подход к определению компонент ближнего поля. В качестве ближнепольных компонент, характеризующих световое ближнее поле, предлагается рассматривать набор спадающих при удалении от нанообъекта решений скалярного уравнения Лапласа в сферической системе координат.
Научная и практическая значимость
1. Созданная установка апертурного СОМБП для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении, может быть использована для решения широкого круга научных и прикладных задач нанофотоники, а также может быть использована в качестве прототипа для производства лабораторных СОМБП с режимом трехмерного сканирования.
2. Результаты экспериментальных исследований пространственных
распределений света, формируемых полимерным наноцилиндром, показывают, что методами ближнепольной оптики возможно формирование сложных пространственных световых распределений с помощью простых объектов, демонстрируя ее потенциал для создания будущих устройств нанофотоники.
3. Предложенный математический формализм описания ближнего поля может быть использован в широком круге задач ближнепольной оптики. В частности, вместе с полученными в работе результатами экспериментальных исследований наноструктурированных диэлектрических объектов, - для создания элементов управления светом в ближнепольной оптике.
4. Разработанная методика получения кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕС-4000, способной формировать локальные провалы в интенсивности проходящего лазерного излучения, а также технология изготовления апертурных зондов могут быть использованы в широком круге физических лабораторий университетов и институтов.
5. Локальные провалы интенсивности лазерного излучения, формируемые при прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕС-4000, могут быть использованы в качестве «локальных лабораторий» для исследования собственного рассеянного излучения (без интерференции с падающим излучением) одиночного нанообъекта, а также исследования интерференции собственного рассеянного излучения от нескольких нанообъектов и направленного формирования сложных световых полей.
Защищаемые положения
1. Прозрачный полимерный уединенный наноцилиндр (диаметр 700 нм, высота 1100 нм) способен формировать оптические спирали в диапазоне высот от 30 нм до 1500 нм над вершиной наноцилиндра при прохождении через него непрерывного лазерного излучения с длинами волн 632.8 нм и 488 нм.
2. Топология оптических спиралей, формируемых полимерным наноцилиндром (диаметр 700 нм, высота 1100нм) существенно зависит как от направления поляризации падающего лазерного излучения, так и от высоты над наноцилиндром. Происходит формирование как одинарных, так и двойных спиралей. В непосредственной близости к
вершине наноцилиндра формируются как лево-, так и провозакрученные оптические спирали.
3. При прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера PEG-4000 возможно формирование локальных провалов интенсивности излучения, представляющих собой расширяющиеся трубки, в которых отсутствует свет, с характерными поперечными размерами 1-2 мкм и высотой не менее 3 мкм. Провалы интенсивности наблюдаются в области узлов пленки.
4. С точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) электрические и магнитные компоненты ближнего светового поля нанообъектов могут быть выражены через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа. В качестве ближнепольных компонент можно рассматривать набор спадающих при удалении от нанообъекта решений скалярного уравнения Лапласа в сферической системе координат.
Апробация результатов работы
Результаты диссертационной работы неоднократно представлялись и обсуждались на международных конференциях: «ICONO/LAT-2010» (Kazan, Russia, 2010), «XVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2010"» (Москва, 2010), «ICONO/LAT-2007» (Minsk, Belarus, 2007), «XIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2007"» (Москва, 2007). Также результаты докладывались на «4-ой Всероссийской Школе-Симпозиуме "Динамика и структура в химии и биологин"» (Москва, 2006) и обсуждались на научном семинаре кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ (2008, 2010).
Основные результаты диссертации изложены в 11 научных публикациях (из них 3 статьи в международных научных рецензируемых журналах из списка ВАК, 2 препринта физического факультета МГУ, 6 тезисов в трудах конференций), список которых приведен в конце автореферата.
Личный вклад автора
Все изложенные в диссертационной работе оригинальные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы. Объем работы составляет 143 страниц, включая 48 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 127 наименований, включая 11 авторских публикаций.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цели и задачи, научная новизна, практическая значимость и защищаемые положения. Кратко изложено содержание диссертации.
В первой главе диссертации приведен обзор литературы по основным экспериментальным и теоретическим методам ближнепольной оптики. Обсуждается научный и технический прогресс в нанофотонике за последнее время. Рассмотрены способы преодоления дифракционного предела в оптике. Описаны основные типы сканирующих оптических микроскопов ближнего поля. Рассмотрены методы изготовления апертурных зондов для СОМБП. Рассмотрена задача о прохождении электромагнитного излучения сквозь субволновую апертуру и задача о рассеянии плоской линейно поляризованной световой волны на субволновой диэлектрической сфере. Приведены существующие на данный момент подходы к описанию и расчету ближнего поля нанообъектов.
Вторая глава посвящена описанию созданной во время выполнения диссертационной работы экспериментальной установки апертурного СОМБП для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении. Описаны основные модули и режимы работы установки.
В разделе 2.1 представлена общая схема установки апертурного СОМБП (рис.1 (а)). Сформулированы отличительные особенности СОМБП для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами. Перечислены составные части установки. Даны
фотографии: измерительной головки, предметного столика, всего комплекса СОМБП в целом (рисЛ(б)-(г)).
Рис. 1. Схема экспериментальной установки (а). Фотографии: измерительной головки (б), предметного столика (в), всего комплекса СОМБП в целом (г).
В разделе 2.2 рассмотрена разработанная технология изготовления апертурных зондов для СОМБП в лабораторных условиях. Технология объединяет в себе следующие основные технологические операции: жидкостное химическое травление одномодового оптического волокна, термическое напыление алюминием в вакууме и формирование субволновой апертуры методом надавливания.
В разделе 2.3 описана система точного контроля расстояния между зондом СОМБП и образцом. Для поддержания зонда на малом расстоянии (несколько нанометров) от поверхности образца в созданном СОМБП используется схема обратной связи на основе резонансного датчика силы взаимодействия острия зонда с поверхностью.
В разделе 2.4 рассмотрена система подвода зонда СОМБП к поверхности образца. Сближение зонда СОМБП с поверхностью образца осуществляется в две стадии: ручной подвод с помощью ходовых винтов измерительной головки с визуальным контролем расстояния между зондом и образцом с помощью стереомикроскопа и точное сближение с использованием шагового двигателя и пьезокерамического сканера. Приведены технические характеристики трех сканеров на основе пьезокерамических трубок, которые были изготовлены в процессе выполнения диссертационной работы.
В разделе 2.5 описан запущенный в процессе выполнения диссертационной работы электронный блок управления СОМБП. Приведена функциональная схема системы управления СОМБП.
В разделе 2.6 дано описание программного обеспечения для управления СОМБП. В программе реализованы функции, позволяющие проводить оптическое сканирование в ЗБ моде и сканирование поверхности в контактном оптическом и топографическом режимах.
В разделе 2.7 приводятся технические параметры системы счета фотонов СОМБП. Представлены экспериментальные результаты по определению порога линейности системы счета фотонов.
В разделе 2.8 представлены результаты калибровочных и тестовых СОМБП измерений в различных режимах работы. Максимальный динамический диапазон сканирования пьезокерамическим сканером составил 40x40x4 мкм3. Установка позволяет проводить сканирование с разрешением ~80 нм в оптических модах и с разрешением лучше 1 нм в режиме топографии.
В разделе 2.9 сформулировано заключение к главе II.
В третьей главе сообщается о новом эффекте формирования оптических спиралей при прохождении лазерного излучения через прозрачный полимерный наноцилиндр с размерами (диаметр, высота) 700x1100 нм.
В разделе 3.1 описана методика изготовления прозрачных образцов, содержащих различные полимерные нанообъекты и их конфигурации. Процесс изготовления содержит две стадии: изготовление кремниевых матриц методом электронной литографии и последующую двойную фоторепликацию матриц. Представлены изображения в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) нескольких изготовленных конфигураций полимерных нанообъектов. В том числе приведено СЭМ изображение полимерного наноцилиндра (рис.2).
Рис. 2. СЭМ изображение образца в виде полимерной подложки с выступающим полимерными наноцилиндром, полученное при увеличении 40000х.
В разделе 3.2 представлены СОМБП исследования пространственной структуры лазерного излучения в ближнем поле полимерного наноцилиндра с
58 -1740
® , I
Ъ 468
2 мкм V ф 0
(б) - 30 нм
(в) - 30 нм
(г) - 30 нм
\ 718
4 ф.о.
2 мкм
(е) - 30 нм
(ж) - 30 нм
ф.о.
2 мкм
ф.о.
(з) - 30 нм
Рис.3. Распределения интенсивности света в горизонтальной плоскости, расположенной над вершиной полимерного наноцилиндра на расстоянии 30 нм; эллипсами указано состояние поляризации падающего на подложку света.
размерами (диаметр, высота) 700x1100 им при освещении аргон-ионовым лазером с длиной волны 488 нм (рис.3). Зарегистрировано формирование оптических спиралей в горизонтальной плоскости на расстоянии 30 нм над вершиной наноцилиндра при поляризации падающего излучения близкой к линейной (степень эллиптичности не превышает 1:3).
В разделе 3.3 представлены результаты СОМБП исследований пространственной структуры лазерного излучения в объеме над вершиной полимерного наноцилиндра с размерами (диаметр, высота) 700x1100 нм при освещении линейно-поляризованным излучением Не-Ые лазера с длиной волны 632.8 нм.
Показано, что полимерный уединенный наноцилиндр (диаметр 700 нм, высота 1100 нм) способен формировать оптические спирали в диапазоне высот от 230 нм до 1500 нм над его вершиной. Методом СОМБП в режиме 30-сканирования по плоскостям было зарегистрировано формирование одинарных и двойных оптических спиралей при различных направлениях поляризации падающего лазерного излучения. Топология обнаруженных оптических спиралей зависит как от направления поляризации падающего лазерного излучения, так и от высоты над наноцилиндром. В непосредственной близости к вершине наноцилиндра формируются как лево-, так и провозакрученные оптические спирали. На рис.4-5 представлены результаты СОМБП измерений в виде одинарной и двойной спиралей на различных расстояниях над вершиной наноцилиндра.
763
750 600
О
4
л
8 450
I 300
0
£ 150
1
л А
АЛДАм
у V « у -■
V у
10 12
(а) -1.5 мкм
расстояние (мкм) (б)
Рис. 4. (а) СОМБП изображение в виде одинарной спирали на высоте 1.5 мкм над вершиной наноцилиндра; (б) профиль интенсивности вдоль диагонального сечения.
2300 2210 2183 2399
/
77
3 мкм / ф 0 3 мкм
(а)-230 hm (6)-470 hm (в) - 700 hm (г)-1100 hm
Рис. 5. СОМБП изображения в виде двойной спирали на высотах: (а) 230 нм; (б) 470 нм; (в) 700 нм; (г) 1100 нм над вершиной наноцилиндра.
В разделе 3.4 представлены результаты СОМБП исследований пространственной структуры света в ближнем поле полимерного наноцилиндра при освещении светодиодом с длиной волны 460 нм. Полученные результаты свидетельствуют в пользу необходимости использования лазерного излучения для формирования оптических спиралей с помощью полимерного наноцилиндра.
В разделе 3.5 сформулировано заключение к главе III. Обсуждается один из важных вопросов сканирующей оптической микроскопии ближнего поля: каким образом характеристики светового поля связаны с измеряемым зондом сигналом. На основании проведенного анализа показано, что в обсуждаемых экспериментах при регистрации оптических спиралей на больших высотах над вершиной наноцилиндра измеряемый СОМБП сигнал пропорционален интенсивности светового поля, падающего на зонд. Для качественного понимания эффекта формирования оптических спиралей проведено моделирование на основе интерференции мод Гаусса-Лаггера LG0±1 и LG0_2 с плоской волной на макромасштабах, существенно больших длины волны оптического излучения.
Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям методом апертурной сканирующей микроскопии ближнего поля пространственных распределений светового поля, сформированных различными прозрачными уединенными, квазипериодическими и доменно-структурированныи нанообъектами при освещении линейно поляризованным излучением He-Ne лазера с длиной волны 632.8 нм.
В разделе 4.1 приводятся результаты СОМБП исследований пространственной структуры лазерного излучения в ближнем поле следующих уединенных конфигураций полимерных нанообъектов: уединенный полимерный столбик с характерными размерами (длина, ширина, высота)
500x300x550 нм и его реплика; конфигурация из пяти наноцилиндров с характерными размерами (диаметр, высота) 300х(120-150) нм, расположенных на расстоянии 1 мкм друг от друга, и ее реплика. Результаты показывают, что вблизи субволновых углублений в прозрачной полимерной подложке наблюдаются минимумы интенсивности лазерного излучения. Вблизи субволновых выпуклостей на прозрачной полимерной подложке наблюдаются максисумы интенсивности лазерного излучения. Наблюдаемые максимумы и минимумы сохраняются в пространстве, уменьшая свой контраст с ростом высоты, исчезая на фоне падающего лазерного излучения на высотах порядка длины волны.
В разделе 4.2 представлены результаты СОМБП исследования пространственной структуры лазерного излучения в ближнем поле следующих квазипериодических полимерных наноструктур: полимерная решетка в виде квазипериодически расположенных выпуклостей на прозрачной подложке с характерными размерами (диаметр, высота) 250x350 нм; полимерная решетка в виде квазипериодически расположенных углублений в прозрачной подложке с характерными размерами (ширина, глубина) 600x350 нм и разбросом длин (217) мкм. Экспериментально зарегистрировано, что вблизи поверхности решеток, наблюдаемые световые структуры хорошо соответствуют рельефу, наблюдаются области периодичности. При увеличении высоты области периодичности в световой структуре постепенно искажаются и принимают вид нерегулярного распределения темных и светлых пятен.
В разделе 4.3 приведены результаты исследования локализации лазерного излучения в ближнем поле наноструктурированной пленки (из азокрасителя 4,4'-бис-(4-М,М-ди(п-бутил)аминофенилазо)бифенил) толщиной порядка 300 нм, представляющей собой набор каплевидных доменов с различными размерами (200 нм - 2 мкм). Экспериментально показано, что локализация света пленкой носит субволновой характер. Представлены результаты экспериментов по изучению влияния наноструктурированной пленки на пространственные световые структуры, формируемые помещенными на ее поверхность микрошариками диаметром 1 мкм из полистирола. Обнаружено, что эффективность локализации света микрошариком из полистирола диаметром 1 мкм сохраняется при субволновом перераспределении падающего на него света.
В разделе 4.4 сообщается о регистрации нового эффекта формирования локальных провалов интенсивности лазерного излучения, формируемых при прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕС-4000 в области узлов структуры. Описана методика изготовления кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕО-4000, способной формировать локальные провалы интенсивности проходящего лазерного излучения. На рис. 6 представлено изображение на просвет структуры пленки в обычном оптическом микроскопе с различным увеличением.
Рис. 6. Микрофотографии в обычном оптическом микроскопе кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕО-4СЮО с различным увеличением.
На рис. 7 (к)-(м) представлены рельеф узла 2, полученный в топографическом режиме СОМБП при сканировании апертурным зондом, и профиль вдоль сечения, отмеченного ломаной линией на рис. 7 (к). Узел пленки представляет собой одновременное пересечение трех каналообразных углублений в полимере.
На рис. 7 (а)-(з) представлены результаты оптических измерений в СОМБП для нескольких горизонтальных плоскостей на различных высотах вплоть до 2400 нм над верхней точкой рельефа. Для изображений (а)-(г) построены сечения интенсивности (д)-(з) вдоль линий, отмеченных на изображениях. По результатам дополнительных измерений, обнаружено, что наблюдаемая пространственная световая структура в виде провала интенсивности сохраняется и для больших высот над образцом, постепенно расширяясь. На рис. 7 (и) в качестве примера представлен результат измерений в горизонтальной плоскости на высоте 12 мкм над образцом.
Представлены результаты СОМБП измерений над узлами прозрачной кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕв-4000 с добавлениями одиночных микрошариков диаметром 1 мкм из полистирола.
| 2923
■ ' '^llli,. 28 •■к 5 Ф-О. (а) - 450 нм
2500
О
ё: 2ооо
л
5 1500 о
X
g 1000
о
ф 500 х
s 0
3653
"mi
Л: «ЖЯИ
.4 i ^ 3000 -
ó
4 2500 -
1 \ £ 2000-
fc
о 1500-
* | 1000-
I
£ 500-
ф.о.
(б)-1050 нм
Г:
Щ
02468 02468
расстояние (мкм) расстояние (мкм)
(д)-450 им (е) - 1050 нм
(в) - 1800 нм
-> 3000 -о
g 2500 £ 2000 ? 1500-§ 1000-S 500
0 2 4 6 8 расстояние (мкм) (ж) - 1800 нм
(г) - 2400 нм
о" зооо g 2500 g 2000 ° 1500
S юоо j; 500
г
1 о
i
! Ц
(3)
0 2 4 6 8 расстояние (мкм) - 2400 нм
1795
958
(и) - 12 мкм
4 мкм
(к)
Щт 0
% нм
_ 800600
л
^ 400-S
УЛ/Y :
0 3 6 9 12 15
расстояние (мкм) (Л)
(м)
Рис. 7. Пространственные структуры лазерного излучения (а)-(и) над узлом 2 прозрачной кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕС-4000. Рельеф и профиль кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕО-4000 в области узла 2 (к)-(л); (м) - трехмерный вид участка пленки, представленного на изображении (к).
Сформулированы выводы из полученных результатов и возможные практические применения.
В пятой главе представлен математический формализм для описания трехмерных распределений светового ближнего поля, формируемых нанообъектами.
В разделе 5.1 описывается асимптотическое разложение в ряд по малому
параметру е {е = 2л—\ Л - длина волны электромагнитного излучения; Ь -Я
произвольный параметр, имеющий размерность длины) полной системы векторных уравнений Максвелла на субволновых масштабах. В рамках квазистатического приближения выведены аналитические выражения для электрических и магнитных компонент ближнего поля. Полученные решения в первом порядке имеют вид:
Е{[) = £0 =i(aV)Viy,
=-srot(xb), Hw=Ha=i(bV)VZ, где a, b - произвольные постоянные векторы; функции ц/ и j удовлетворяют уравнению Лапласа. Индексы (I), (II) соответствуют двум возможным случаям
(1) (2)
асимптотического разложения:
Я(1) =е(Н, +е2Н3 + ...),
Я(и) = На+£1Нг+..., Ew=£(E1+s2E} +...).
(3)
(4)
В разделе 5.2 рассматривается применение асимптотики уравнений Максвелла на субволновых масштабах для описания светового ближнего поля нанообъектов. Работоспособность предложенного математического формализма проверяется на задаче об излучении осциллирующего диполя. Иллюстрируется общность полученной асимптотики (рис.8).
d - характерный размер , \ нанообъекта /
L«A
дипольное приближение /
Рис. 8. Иллюстрация общности полученной асимптотики для описания задач ближнепольной оптики.
Предлагается новый подход к определению ближнепольных компонент светового поля нанообъектов.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.
В приложении представлены фотографии работающего программного обеспечения СОМБП в процессе проведения измерений в различных режимах СОМБП.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Создана экспериментальная установка апертурного СОМБП для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении. Реализован режим трехмерного сканирования СОМБП при облучении образца по нормали на просвет и сбором прошедшего излучения зондом в объеме 40x40x4 мкм3. Реализована оптическая схема, позволяющая менять состояние поляризации падающего излучения. Реализованы режимы работы СОМБП в моде атомно-силового микроскопа и контактного СОМБП со сбором излучения зондом. Созданная установка может быть использована в качестве прототипа для производства лабораторных СОМБП с режимом трехмерного сканирования.
Создана лабораторная технология изготовления волоконно-оптических апертурных зондов для СОМБП.
Разработано программное обеспечение СОМБП, обеспечивающее функционирование всех режимов работы микроскопа и управление этими режимами через удобный пользовательский интерфейс.
2. Методом апертурной сканирующей оптической микроскопии ближнего поля исследованы пространственные распределения светового поля, образующиеся при лазерном освещении следующих наноструктурированных прозрачных диэлектрических объектов:
• уединенный полимерный наноцилиндр с характерными размерами (диаметр, высота) 700x1100 нм;
• уединенный полимерный столбик с характерными размерами (длина, ширина, высота) 500x300x550 нм и его реплика;
• конфигурация из пяти наноцилиндров с характерными размерами (диаметр, высота) 300х(120-150) нм, расположенных на расстоянии 1 мкм друг от друга, и ее реплика;
• полимерная решетка в виде квазипериодически расположенных выпуклостей на прозрачной подложке с характерными размерами (диаметр, высота) 250x350 нм;
• полимерная решетка в виде квазипериодически расположенных углублений в прозрачной подложке с характерными размерами (ширина, глубина) 600x350 нм и разбросом длин (2-17) мкм;
• наноструктурированная пленка из чистого азокрасителя 4,4'-бис-(4-Ы,Ы-ди(п-бутил)аминофенилазо)бифенил толщиной порядка 300 нм;
• наноструктурированная пленка из чистого азокрасителя 4,4'-бис-(4-М,М-ди(п-бутил)аминофенилазо)бифенил толщиной порядка 300 нм, на поверхность которой помещена конфигурация из четырех микрошариков диаметром 1 мкм из полистирола;
• узлы прозрачной кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕС-4000;
• узлы прозрачной кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕС-4000 с добавлениями одиночных микрошариков диаметром 1 мкм из полистирола.
3. Впервые зарегистрировано формирование одиночных и двойных оптических спиралей, формируемых прозрачным нанообъектом. Показано, что полимерный уединенный наноцилиндр (диаметр 700 нм, высота 1100 нм) способен формировать оптические спирали в диапазоне высот от 30 нм до 1500 нм над вершиной наноцилиндра при прохождении через него непрерывного лазерного излучения с длинами волн 632.8 нм и 488 нм. Топология обнаруженных оптических спиралей зависит как от направления поляризации падающего лазерного излучения, так и от высоты над наноцилиндром. В непосредственной близости к вершине наноцилиндра формируются как лево-, так и провозакрученные оптические спирали.
Показано, что наличие поверхностных плазмонов не является обязательным фактором для формирования оптических спиралей нанообъектами.
4. Вблизи субволновых углублений в прозрачной полимерной подложке наблюдаются минимумы интенсивности лазерного излучения. Вблизи субволновых выпуклостей на прозрачной полимерной подложке наблюдаются максимумы интенсивности лазерного излучения. Наблюдаемые максимумы и минимумы сохраняются в пространстве, уменьшая свой контраст с ростом высоты, исчезая на фоне падающего лазерного излучения на высотах порядка длины волны.
5. Эффективность локализации света микрошариком из полистирола диаметром 1 мкм сохраняется при субволновом перераспределении падающего на него света.
6. Разработана методика получения кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕС-4000, способной формировать локальные провалы интенсивности проходящего лазерного излучения. Отлажена методика применения двойной фоторепликации для приготовления прозрачных наноструктурированных экспериментальных образцов, содержащих уединенные нанообъекты и квазипериодические наноструктуры с характерными размерами порядка длины волны видимого света.
7. При прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕО-4000 зарегистрировано формирование локальных провалов интенсивности излучения, представляющих собой расширяющуюся трубку, в которой отсутствует свет, с характерными поперечными размерами 1-2 мкм и высотой не менее 3 мкм. Провалы интенсивности наблюдаются в области узлов пленки. Локальные провалы интенсивности лазерного излучения могут быть использованы в качестве «локальных лабораторий» для исследования собственного рассеянного излучения (без интерференции с падающим излучением) одиночного нанообъекта, а также исследования интерференции собственного рассеянного излучения от нескольких нанообъектов и направленного формирования сложных световых полей.
8. Предложен математический формализм для описания светового ближнего поля нанообъектов. Показано, что как электрические, так и магнитные компоненты ближнего поля могут быть выражены с точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа.
9. Предлагается в качестве ближнепольных компонент, характеризующих световое ближнее поле, рассматривать набор спадающих при удалении от нанообъекта решений скалярного уравнения Лапласа в сферической системе координат.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Основные результаты диссертации отражены в следующих статьях и
препринтах:
1. A.M. Dubrovkin, Y. Jung, V.M. Kozenkov, S.A. Magnitskii, and N.M. Nagorskiy. Nonlinear induced polarization dependent scattering in solid state azo-dye films. // Laser Physics Letters. - 2007. - Vol. 4, JV° 4. - P. 275-278.
2. A.M. Дубровкин, A.A. Ежов, C.A. Магницкий, Д.В. Малахов, В.И. Панов, С.В. Савинов. Исследование дифракции света на прозрачных нанообъектах с помощью сканирующего оптического микроскопа ближнего поля. // Препринт физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. - 2007. - № 8/2007, 30 с.
3. A.M. Дубровкин, А.А. Ежов, С.А. Магницкий, Д.В. Малахов, Н.М. Нагорский, В.И. Панов, С.В. Савинов. Формирование пространственных спиралевидных световых структур полимерным наноцилиндром. // Письма в ЖЭТФ. - 2008. - Т. 88, вып. 9. - С. 654-658.
4. A.M. Dubrovkin, A.A. Ezhov, S.A. Magnitskiy, D.V. Malakhov, V.I. Panov, and S.V. Savinov. Near-field 3D mapping of spiral light structures formed by a polymer nanocylinder. // Laser Physics. - 2008. - Vol. 18, no. 12. - P. 14291434.
5. A.M. Дубровкин, C.A. Магницкий, B.M. Чернявский. Закономерности формирования пространственных световых структур нанообъектами при лазерном освещении. // Препринт физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. -2010. -№ 2/2010, 53 с.
и докладывались на международных конференциях:
1. Дубровкин A.M. Особенности дифракции непрерывного лазерного излучения на прозрачном диэлектрическом наноцилиндре. // Сборник тезисов XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам "Ломоносов-2007", секция "Физика", физический факультет МГУ. - 2007. - С. 130-131.
2. A.M. Dubrovkin, A.A. Ezhov, S.A. Magnitskii, D.V. Malakhov, V.I. Panov, S.V. Savinov. Investigation of polarization dependent light localization in the vicinity of transparent dielectric nanocylinder. // Technical Digest on CD-ROM of the International Conference on Coherent and Nonlinear Optics "ICONO/LAT-2007", Minsk, Belarus. - May 28 - June 1, 2007. - I02/II-6.
3. A.M. Dubrovkin, A.A. Ezhov, Y. Jung, V.M. Kozenkov, S.A. Magnitskii, N.M. Nagorskiy, V.I. Panov, S.V. Savinov. Sub-domain light localization and molecular orientation in azo-dye solid-state nanostructured films. // Technical Digest on CD-ROM of the International Conference on Coherent and Nonlinear Optics "ICONO/LAT-2007", Minsk, Belarus. - May 28 - June 1, 2007. - I02/V-8.
4. Дубровкин Александр Михайлович. Локальный провал в интенсивности лазерного излучения при прохождении кристаллически-структурированной полимерной пленки. // Сборник тезисов XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам "Ломоносов-2010", секция "Физика", физический факультет МГУ. - 2010. - Т. 2. - С. 10-11.
5. A.M. Dubrovkin, S.A. Magnitskii, V.A. Nadtochenko. Local light Intensity gaps formed by crystal-structured polymer films. // Technical Digest on CD-ROM of the International Conference on Coherent and Nonlinear Optics "ICONO/LAT-2010", Kazan, Russia. - August 23 - 26, 2010. - ITh015.
6. V.M. Cherniavski, A.M. Dubrovkin, S.A. Magnitskii. Low-frequency approximation in near-field optics. // Technical Digest on CD-ROM of the International Conference on Coherent and Nonlinear Optics "ICONO/LAT-2010", Kazan, Russia. - August 23 - 26, 2010. - ITh03.
Подписано в печать 11.10.2010 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 120 экз. Заказ № 1030 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102
Введение
Цели и задачи диссертационной работы
Научная новизна работы
Научная и практическая значимость работы
Защищаемые положения
Апробация работы
Личный вклад автора
Содержание диссертации
Список опубликованных работ
Глава I. Обзор литературы
1.1. Преодоление дифракционного предела в оптике
1.2. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля
1.3. Аналитические и численные методы ближнепольной оптики
Глава II. Установка апертурного сканирующего оптического микроскопа ближнего поля для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении
2.1. Общая схема установки апертурного СОМБП
2.2. Апертурные зонды СОМБП
2.3. Система точного контроля расстояния между зондом и образцом
2.4. Система подвода к поверхности образца
2.5. Электронный блок управления СОМБП
2.6. Программное обеспечение
2.7. Система счета фотонов
2.8. Тестовые измерения
Еще недавно минимальные пространственные масштабы, с которыми оперировала оптика, ограничивались дифракционным пределом. Причем это относилось не только к экспериментальной реализации пространственного разрешения различных оптических приборов, но и, по общему мнению, являлось фундаментальным ограничением всех оптических устройств. Сейчас представляется достаточно ясным, что понятие дифракционного предела относится только к определенным состояниям электромагнитного поля - к распространяющимся волнам. Для светового поля, находящегося в нерадиационном состоянии ближнего поля, понятие дифракционного предела не существует, и световое поле может быть сфокусировано вплоть до размера атома. Существенный прогресс, наблюдающийся в последние годы в разработке наноструктурированных материалов, приведший к экспериментальной реализации метаматериалов в оптическом диапазоне, созданию нанолазера, а также прогресс в развитии экспериментальных методов, таких как сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля, привел к значительному росту активности в научных и технологических исследованиях поведения света на пространственных масштабах порядка и меньше длины волны. Подтверждением этого является экспоненциальный рост количества публикаций по этой теме, наблюдающийся в последние годы.
Одной из важных задач современной нанофотоники [1], требующей проведения дальнейших экспериментальных и теоретических исследований, является задача формирования пространственного распределения света вблизи нанообъекта при его лазерном освещении.
Если способы управления пространственным распределением света на масштабах много больших длины волны хорошо разработаны в традиционной (дальнепольной) оптике и имеют широкое применение в современной экспериментальной физике и технике, то решение вопросов, связанных с формированием пространственного распределения света на масштабах порядка и меньше длины волны, находятся лишь в начальной стадии своего развития. При переходе на субволновые масштабы задача усложняется не только количественно, но и качественно, так как по мере уменьшения размеров объекта и при приближении к его поверхности все более существенную роль начинают играть так называемые ближнепольные компоненты светового поля.
С точки зрения терминологии, принятой в физической оптике, рассматриваемые задачи относятся к дифракции света на нанообъектах произвольной формы. Кроме фундаментального интереса, заключающегося в понимании законов поведения света вблизи нанообъектов, эта задача имеет и практический интерес. Например, при создании будущих интегральных оптических микросхем может потребоваться формирование сложных распределений света в пространстве на наномасштабах. Такие сложные распределения света в пространстве логично называть пространственными световыми структурами. В этом смысле такой термин употребляется в некоторых главах диссертационной работы.
Диссертационная работа посвящена исследованию формирования пространственного распределения света нанообъектами при их освещении лазерным излучением на масштабах порядка либо меньше длины волны.
Цели и задачи диссертационной работы
Целью диссертационной работы является поиск закономерностей формирования пространственных световых структур при освещении лазерным излучением нанообъектов, преимущественно - уединенных. При этом основная задача состоит в изучении пространственного распределения светового поля, формируемого уединенными нанообъектами, методом ближнепольной сканирующей микроскопии.
В частности были поставлены следующие задачи:
• создание экспериментальной установки апертурного сканирующего оптического микроскопа ближнего поля (СОМБП) для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении;
• выбор и реализация методик изготовления уединенных, квазипериодических и доменно-структурированных нанообъектов из диэлектрика для управления светом на субволновых масштабах;
• методом апертурной сканирующей оптической микроскопии ближнего поля исследовать формирование пространственных световых структур, образованных рядом прозрачных нанообъектов различной формы при лазерном освещении;
• поиск теоретических подходов к описанию формирования трехмерных распределений ближнего поля уединенными нанообъектами.
Научная новизна работы.
1. Впервые зарегистрировано формирование оптических спиралей, формируемых прозрачным нанообъектом.
2. Экспериментально показано, что уединенный полимерный наноцилиндр способен формировать одинарные и двойные спирали в двумерных сечениях пространственного распределения интенсивности непрерывного лазерного излучения в объеме над его вершиной.
3. Показано, что наличие поверхностных плазмонов не является обязательным фактором для формирования оптических спиралей нанообъектами.
4. При прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕО-40000 в области узлов пленки зарегистрировано формирование локальных провалов интенсивности, представляющих собой расширяющуюся трубку (с характерными поперечными размерами 1-2 мкм и высотой не менее 3 мкм), в которой отсутствует свет.
5. В рамках квазистатического приближения показано, что с точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) световые ближние поля нанообъектов могут быть выражены через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа.
6. Предложен новый подход к определению компонент ближнего поля. В качестве ближнепольных компонент, характеризующих световое ближнее поле, предлагается рассматривать набор спадающих при удалении от нанообъекта решений скалярного уравнения Лапласа в сферической системе координат.
Научная и практическая значимость работы
1. Созданная установка апертурного СОМБП для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении, может быть использована для решения широкого круга научных и прикладных задач нанофотоники, а также может быть использована в качестве прототипа для производства лабораторных СОМБП с режимом трехмерного сканирования.
2. Результаты экспериментальных исследований пространственных распределений света, формируемых полимерным наноцилиндром, показывают, что методами ближнепольной оптики возможно формирование сложных пространственных световых распределений с помощью простых объектов, демонстрируя ее потенциал для создания будущих устройств нанофотоники.
3. Предложенный математический формализм описания ближнего поля может быть использован в широком круге задач ближнепольной оптики. В частности, вместе с полученными в работе результатами экспериментальных исследований наноструктурированных диэлектрических объектов, - для создания элементов управления светом в ближнепольной оптике.
4. Разработанная методика получения кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕО-40000, способной формировать локальные провалы в интенсивности проходящего лазерного излучения, а также технология изготовления апертурных зондов могут быть использованы в широком круге физических лабораторий университетов и институтов.
5. Локальные провалы интенсивности лазерного излучения, формируемые при прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕО-40000, могут быть использованы в качестве «локальных лабораторий» для исследования собственного рассеянного излучения (без интерференции с падающим излучением) одиночного нанообъекта, а также исследования интерференции собственного рассеянного излучения от нескольких нанообъектов и направленного формирования сложных световых полей.
Защищаемые положения:
1. Прозрачный полимерный уединенный наноцилиндр (диаметр 700 нм, высота 1100нм) способен формировать оптические спирали в диапазоне высот от 30 нм до 1500 нм над вершиной наноцилиндра при прохождении через него непрерывного лазерного излучения с длинами волн 632.8 нм и 488 нм.
2. Топология оптических спиралей, формируемых полимерным наноцилиндром (диаметр 700 нм, высота 1100 нм) существенно зависит как от направления поляризации падающего лазерного излучения, так и от высоты над наноцилиндром. Происходит формирование как одинарных, так и двойных спиралей. В непосредственной близости к вершине наноцилиндра формируются как лево-, так и провозакрученные оптические спирали.
3. При прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера PEG-40000 возможно формирование локальных провалов интенсивности излучения, представляющих собой расширяющиеся трубки, в которых отсутствует свет, с характерными поперечными размерами 1-2 мкм и высотой не менее 3 мкм. Провалы интенсивности наблюдаются в области узлов пленки.
4. С точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) электрические и магнитные компоненты ближнего светового поля нанообъектов могут быть выражены через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа. В качестве ближнепольных компонент можно рассматривать набор спадающих при удалении от нанообъекта решений скалярного уравнения Лапласа в сферической системе координат.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы неоднократно представлялись и обсуждались на международных конференциях: «ICONO/LAT-2010» (Kazan, Russia, 2010), «XVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2010"» (Москва, 2010), «ICONO/LAT-2007» (Minsk, Belarus, 2007), «XIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов
2007"» (Москва, 2007). Также результаты докладывались на «4-ой Всероссийской Школе-Симпозиуме "Динамика и структура в химии и биологии"» (Москва, 2006) и обсуждались на научном семинаре кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ (2008, 2010).
Основные результаты диссертации изложены в 11 научных публикациях (из них 3 статьи в международных научных рецензируемых журналах из списка ВАК, 2 препринта физического факультета МГУ, 6 тезисов в трудах конференций), список которых приведен в конце раздела.
Личный вклад автора
Все изложенные в диссертационной работе оригинальные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии.
Содержание диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы.
Заключение
На основе проведенной работы можно сформулировать основные результаты и выводы диссертации.
1. Создана экспериментальная установка апертурного СОМБП для исследования пространственных субволновых распределений светового поля, формируемых нанообъектами при лазерном освещении. Реализован режим трехмерного сканирования СОМБП при облучении образца по нормали на просвет и сбором прошедшего излучения зондом в объеме 40x40x4 мкм3. Реализована оптическая схема, позволяющая менять состояние поляризации падающего излучения. Реализованы режимы работы СОМБП в моде атомно-силового микроскопа и контактного СОМБП со сбором излучения зондом. Созданная установка может быть использована в качестве прототипа для производства лабораторных СОМБП с режимом трехмерного сканирования.
Создана лабораторная технология изготовления волоконно-оптических апертурных зондов для СОМБП.
Разработано программное обеспечение СОМБП, обеспечивающее функционирование всех режимов работы микроскопа и управление этими режимами через удобный пользовательский интерфейс.
2. Методом апертурной сканирующей оптической микроскопии ближнего поля исследованы пространственные распределения светового поля, образующиеся при лазерном освещении следующих наноструктурированных прозрачных диэлектрических объектов:
• уединенный полимерный наноцилиндр с характерными размерами (диаметр, высота) 700x1100 нм;
• уединенный полимерный столбик с характерными размерами (длина, ширина, высота) 500x300x550 нм и его реплика;
• конфигурация из пяти наноцилиндров с характерными размерами (диаметр, высота) 300х( 120-150) нм, расположенных на расстоянии 1 мкм друг от друга, и ее реплика;
• полимерная решетка в виде квазипериодически расположенных выпуклостей на прозрачной подложке с характерными размерами (диаметр, высота) 250x350 нм;
• полимерная решетка в виде квазипериодически расположенных углублений в прозрачной подложке с характерными размерами (ширина, глубина) 600x350 нм и разбросом длин (217) мкм;
• наноструктурированная пленка из чистого азокрасителя 4,4'-бис-(4-1Ч,1^-ди(п-бутил)аминофенилазо)бифенил толщиной порядка 300 нм;
• наноструктурированная пленка из чистого азокрасителя 4,4'-бис-(4-М,№-ди(п-бутил)аминофенилазо)бифенил толщиной порядка 300 нм, на поверхность которой помещена конфигурация из четырех микрошариков диаметром 1 мкм из полистирола;
• узлы прозрачной кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕО-40000;
• узлы прозрачной кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕС-40000 с добавлениями одиночных микрошариков диаметром 1 мкм из полистирола.
3. Впервые зарегистрировано формирование одиночных и двойных оптических спиралей, формируемых прозрачным нанообъектом. Показано, что полимерный уединенный наноцилиндр (диаметр 700 нм, высота 1100 нм) способен формировать оптические спирали в диапазоне высот от 30 нм до 1500 нм над вершиной наноцилиндра при прохождении через него непрерывного лазерного излучения с длинами волн 632.8 нм и 488 нм. Топология обнаруженных оптических спиралей зависит как от направления поляризации падающего лазерного излучения, так и от высоты над наноцилиндром. В непосредственной близости к вершине наноцилиндра формируются как лево-, так и провозакрученные оптические спирали.
Показано, что наличие поверхностных плазмонов не является обязательным фактором для формирования оптических спиралей нанообъектами.
4. Вблизи субволновых углублений в прозрачной полимерной подложке наблюдаются минимумы интенсивности лазерного излучения. Вблизи субволновых выпуклостей на прозрачной полимерной подложке наблюдаются максисумы интенсивности лазерного излучения. Наблюдаемые максимумы и минимумы сохраняются в пространстве, уменьшая свой контраст с ростом высоты, исчезая на фоне падающего лазерного излучения на высотах порядка длины волны.
5. Эффективность локализации света микрошариком из полистирола диаметром 1 мкм сохраняется при субволновом перераспределении падающего на него света.
6. Разработана методика получения кристаллически-структурированной пленки из полимера РЕО-4(ЮОО, способной формировать локальные провалы в интенсивности проходящего лазерного излучения. Отлажена методика применения двойной фоторепликации для приготовления прозрачных наноструктурированных экспериментальных образцов, содержащих уединенные нанообъекты и квазипериодические наноструктуры с характерными размерами порядка длины волны видимого света.
7. При прохождении лазерного излучения сквозь кристаллически-структурированную пленку из полимера РЕО-4СЮОО зарегистрировано формирование локальных провалов интенсивности излучения, представляющих собой расширяющуюся трубку, в которой отсутствует свет, с характерными поперечными размерами 1-2 мкм и высотой не менее 3 мкм. Провалы интенсивности наблюдаются в области узлов пленки. Локальные провалы интенсивности лазерного излучения могут быть использованы в качестве «локальных лабораторий» для исследования собственного рассеянного излучения (без интерференции с падающим излучением) одиночного нанообъекта, а также исследования интерференции собственного рассеянного излучения от нескольких нанообъектов и направленного формирования сложных световых полей.
8. Предложен математический формализм для описания светового ближнего поля нанообъектов. Показано, что как электрические, так и магнитные компоненты ближнего поля могут быть выражены с точностью до членов первого порядка малости асимптотического разложения в ряд по малому параметру (размер объекта/длина волны) через две скалярные функции, удовлетворяющие уравнению Лапласа.
9. Предлагается в качестве ближнепольных компонент, характеризующих световое ближнее поле, рассматривать набор спадающих при удалении от нанообъекта решений скалярного уравнения Лапласа в сферической системе координат.
1. P.N. Prasad. Nanophotonics. // New Jersey: Wile 2004.
2. M.H. Либенсон. Преодоление дифракционного предела в оптике. // Сороссовский образовательный журнал. 2000. - Т. 6, № 3. - С. 99104.
3. W.E. Moerner. Eyes on super-resolution. // Nature Photonics. 2009. -Vol. 3.-P. 368-369.
4. E. Abbe. Beiträge zur theorie des microskops und der microskopishen Wahrnehmung. // Arhiv f. Microskop. Anat. 1873. - Vol. 9. - P. 413-468.
5. Иванова T.B. Разработка математических методов моделирования и восстановления характеристик субдлинноволновых вторичных источников света. Диссертация кандидата тех. наук., Санкт-Петербург, ИТМО- 1999.
6. R.W. Gerchberg and W.O. Saxton. A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures. // Optik. 1972. - Vol. 35. - P. 237-246.
7. J.R. Fienup. Phase retrieval algorithms: a comparison. // Applied Optics. -1982.-Vol. 21.-P. 2758-2769.
8. В.Ф. Дряхлушин, В.П. Вейко, Н.Б. Вознесенский. Сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия и ближнепольные оптические зонды: свойства, изготовление и контроль параметров. // Квант, электроника. 2007. - Т. 37, № 2. - С. 193-203.
9. S.W. Hell and E.H.K. Stelzer. Properties of 4pi-confocal fluorescence microscope.//J. Opt. Soc. Am. A. 1992. - Vol. 9.-P. 2159-2166.
10. Eva Rittweger, Kyu Young Han, Scott E. Irvine, Christian Eggeling and Stefan W. Hell. STED microscopy reveals crystal colour centres with nanometric resolution. // Nature Photonics. 2009. - Vol. 3. - P. 144-147.
11. Alexandros Pertsinidis, Yunxiang Zhang, Steven Chu. Subnanometre single-molecule localization, registration and distance measurements. // Nature. 2010. - Vol. 466. - P. 647-653.
12. Xiaowei Zhuang. Nano-imaging with STORM. // Nature Photonics. 2009. -Vol. 3.-P. 365-367.
13. Kelly Rae Chi. Ever-increasing resolution. // Nature. 2009. - Vol. 462. -P. 675-678.
14. M. Ohtsu, K. Kobayashi. Optical near fields: Introduction to classical and quantum theories of electromagnetic phenomena at the nanoscale. // Springer-Verlag, Berlin 2004.
15. Li Z.Y., LinL.L. Evaluation of lensing in photonic crystal slabs exhibiting negative refraction. // Phys. Rev. B. 2003. - Vol. 68. - P. 245110.
16. Luo C., Johnson S.G., Joannopoulos J.D., Pendry J.B. Subwavelength imaging in photonic crystals. // Phys. Rev. B. 2003. - Vol. 68. - P. 045115.
17. Pendry J. Negative refraction index makes perfect lens. // Phys. Rev. Lett. -2000. Vol. 85. - P. 3966-3969.
18. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями s и ц. // УФН. 1967. - Т. 92, № 3. - С. 517-526.
19. Shelby R.A., Smith D.R., Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction. // Science. 2001. - Vol. 292. - P. 77-79.
20. Jason Valentine, Shuang Zhang, Thomas Zentgraf, Erick Ulin-Avila, Dentcho A. Genov, Guy Bartal, Xiang Zhang. Three-dimensional optical metamaterial with a negative refractive index. // Nature. 2008. - Vol. 455. -P. 376-380.
21. ShuminXiao, Vladimir P. Drachev, Alexander V. Kildishev, XingjieNi, Uday K. Chettiar, Hsiao-Kuan Yuan, Vladimir M. Shalaev. Loss-free and active optical negative-index metamaterials. // Nature. 2010. - Vol. 466. -P. 735-740.
22. Belov P.A., Simovski C.R., Ikonen P. Canalization of sub-wavelength images by electromagnetic crystals. // Phys. Rev. B. 2005. - Vol. 71. - P. 193105.
23. Пикулин A.B. Нелокальные эффекты при лазерной нанополимеризации. // Кандидатская диссертация, Нижний Новгород -2008.
24. Н. Heinzelmann, D.W. Pohl. Scanning near-field optical microscopy. // Appl. Phys. A 1994.-Vol. 59.-P. 89-101.
25. D. Courjon. Near-Field microscopy and near-field optics. // Imperial College Press, Singapore 2003.
26. D.W. Pohl, W. Denk, M. Lanz. Optical stethoscopy: image recording with resolution X/20. // Appl. Phys. Lett. 1984. - Vol. 44. - P. 651-653.
27. A. Lewis, М. Issacson, A. Muray, A. Harootunian. Scanning optical spectral microscopy with 500 A spatial resolution. // Biophys. J. 1983. -Vol. 41.-P. 405a.
28. E.H. Synge. A suggested method for extending microscopic resolution into the ultra-microscopic region. // Phyl. Mag. 1928. - Vol. 6, S. 7. - P. 356362.
29. D. McMullan. The prehistory of scanned image microscopy, part I: scanned optical microscopes. // In Proceedings RMS. 1990. - vol. 25/2. - P. 127131.
30. E.A. Ash, G. Nicholls. Super-resolution aperture scanning microscope. // Nature. 1972. - Vol. 237. - P. 510-512.
31. Быков B.A. Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования и модификации поверхности. // Докторская диссертация, Москва 2000.
32. U. Diirig, D.W. Pohl, F. Rohner. Near-field optical-scanning microscopy. // J. Appl. Phys.- 1986.-Vol. 59.-P. 3318-3327.
33. E. Betzig, R.J. Chichester. Single molecules observed by near-field scanning optical microscopy. // Science. 1993. - Vol. 262. - P. 14221425.
34. E. Betzig, M. Isaacson, A. Lewis. Collection mode near-field scanning optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1987. - Vol. 51. - P. 2088.
35. R.C. Reddick, R.J. Warmack, T.L. Ferrell. New form of scanning optical microscopy. // Phys. Rev. B. 1989. - Vol. 39. - P. 767.
36. R.C. Reddick, R.J. Warmack, D.W. Chilcott, S.L. Sharp, and T.L. Ferrell. Photon scanning tunneling microscopy. // Rev. Sci. Instrum. 1990. - Vol. 61.-P. 3669.
37. D. Couijon, K. Sarayeddine, M. Spajer. Scanning tunneling microscopy. // Opt. Comm. 1989. - Vol. 71, No. 1, 2. - P. 23-28.
38. T. Mitsui, Y. Wakayama, T. Onodera, Y. Takaya, H. Oikawa. Observation of light propagation across a 90° corner in chains of microspheres on a patterned substrate. // Opt. Lett. 2008. - Vol. 33. - P. 1189.
39. M. Ohtsu, Near-field nano/atom optics and technology. // Springer-Verlag, Tokyo 1998.
40. J.Levy, A.Cohen, D.D. Awschalom. Three-dimensional wavefront imaging by near-field scanning optical microscopy. // Rev. Sci. Instrum. -1995.-Vol. 66.-P. 3385.
41. W.D. Herzog, M.S. Unlii, B.B. Goldberg, G.H. Rhodes, C. Harder. Beam divergence and waist measurements of laser diodes by near-field scanning optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1997. - Vol. 70. - P. 688-690.
42. S.K. Rhodes, K.A. Nugent, A. Roberts. Precision measurement of the electromagnetic fields in the focal region of a high-numerical-aperture lens using a tapered fiber probe. // J. Opt. Soc. Am. A. 2002. - Vol. 19. - P. 1689-1693.
43. E. Betzig, J.K. Trautman, T.D. Harris, J.S. Weiner, and R.L. Kostelak. Breaking the diffraction barrier: optical microscopy on a nanometer scale. // Science. 1991.-Vol. 251, no. 3.-P. 1468-1470.
44. Bharat Bhushan, Harald Fuchs and Masahiko Tomitori. Applied scanning probe methods VIII: scanning probe microscopy techniques. // SpringerVerlag, Berlin Heidelberg 2008.
45. B. Hecht. Forbidden light scanning near-field optical microscopy. // PhD dissertation, Basel 1996.
46. L. Novotny, В. Hecht. Principles of nano-optics. // Cambridge: Cambridge University Press 2006.
47. T. Saiki, K. Matsuda. Near-field optical fiber probe optimized for illumination-collection hybrid mode operation. // Appl. Phys. Lett. 1999. -Vol. 74.-P. 2773-2775.
48. A.G.T. Ruiter. Near-field optical microscopy: towards the molecular scale. // PhD dissertation ISBN 90-3650976-9.
49. F. Zenhausern, Y. Martin and H.K. Wickramasinghe. Scanning interferometric apertureless microscopy: optical imaging at 10 anrstrom resolution. // Science. 1995. - Vol. 269 - P. 1083-1085.
50. В.Л.Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии. // Российская академия наук, институт физики микроструктур, Нижний Новгород 2004, 110 с.
51. G. Binnig, D.P.E. Smith. Single-tube three-dimensional scanner for scanning tunneling microscopy. // Rev. Sci. Instrum. 1986. - Vol. 57, no. 8.-P. 1688-1689.
52. P. Murait, D.W. Pohl, W. Denk. Wide-range, low-operating-voltage, bimorph STM: application as potentiometer. // IBM J. Res. Develop. -1986. Vol. 30, no. 5. - P. 443-450.
53. M. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. // Пер. с англ., 2 изд., Москва: издательство «Наука» 1973.
54. K.G. Lee, H.W. Kihm, J.E. Kihm, W.J. Choi, H. Kim, C. Ropers, D.J. Park, Y.C. Yoon, S.B. Choi, D.H. Woo, J. Kim, B. Lee, Q.H. Park, C. Lienau, D.S. Kim. Vector field microscopic imaging of light. // Nature photonics -2007.-Vol. l.-P. 53-56.
55. Gaétan Lévêque, Gérard Colas des Francs, Christian Girard, Jean Claude Weeber, Christophe Meier, Cécile Robilliard, Renaud Mathevet, John Weiner. Polarization state of the optical near field. // Phys. Rev. E. 2002. -Vol. 65.-P. 036701-1-036701-8.
56. T. Setâla, M. Kaivola, A.T. Friberg. Degree of polarization in near fields of thermal sources: Effects of surface waves. // Phys. Rev. Lett. 2002. - Vol. 88.-P. 123902.
57. T. Setâla. Spational correlations and partial polarization in electromagnetic fields: effects of evanescent waves. // D.Sc. dissertation, Helsinki University of Technology, Espoo 2003.
58. Жданов Г.С., Лнбенсон M.H., Марциновский Г.А. Оптика внутри дифракционного предела. // УФН. 1998. - Т. 168, № 7. - С. 801-804.
59. Н.А. Bethe. The theory of diffraction by small holes. // Phys. Rev. S. 2. -1944.-Vol. 66, no. 7-8.-P. 163-182.
60. C.J. Bouwkamp. On Bethe's theory of diffraction by small holes. // Philips. Res. Rep. 1950. - Vol. 5. - P. 321-332.
61. C.J. Bouwkamp. Diffraction theory. // Rep. Phys. 1954. - Vol. 27. - P. 35-100.
62. KlimovV.V., LetokhovV.S. A simple theory of the near-field in diffraction by a round aperture. // Opt. Commun. 1994. - Vol. 106. - P. 151.
63. A. Roberts. Electromagnetic theory of diffraction by a circular aperture in a thick, perfectly conducting screen. // J. Opt. Soc. Am. A. 1987. - Vol. 4, no. 10. P. 1970-1983.
64. A.Roberts. Near-zone fields behing circular apertures in thick, perfectly conducting screen. // J. Appl. Phys. 1989. - Vol. 65. P. 2896-2899.
65. A. Roberts. Small-hole coupling of radiation coupling into a near-field probe. //J. Appl. Phys. 1991. - Vol. 70. P. 4045-4049.
66. Becker R.S., Anderson V.E., Birkhoff R.D., Ferrell T.L., Ritchie R.H. Surface plasmon dispersion on a single-sheeted hyperboloid. // Canadian J. of Physics. 1981. - Vol. 59. - P. 521-529.
67. Klyuchnik V., Kurganov S.Yu. and Lozovik Yu.E. Plasmons at a hole in a screen. // Physics of the Solid State. 2003. - Vol. 45. - P. 1793-1797.
68. Т.И. Кузнецова, B.C. Лебедев. Структура световых волн в волноводе, сужающемся до субволновых поперечных размеров. // Квантовая электроника. 2002. - Т. 32, № 8. - С. 727-737.
69. Т.И. Кузнецова, B.C. Лебедев. Концентрация световой энергии в конусе с металлическим покрытием. // Квантовая электроника. 2003. -Т. 33, № 10.-С. 931-937.
70. Т.И.Кузнецова, В.С.Лебедев. Пространственное распределение световых полей в коническом кремниевом волноводе. // Квантовая электроника. 2004. - Т. 34, № 4. - С. 361-370.
71. T.I. Kuznetsova, V.S. Lebedev. Complex flow and reflection of evanescent waves from a nanometer-sized hole in a cylindrical waveguide. // Phys. Rev. E. 2008. - Vol. 78. - P. 016607.
72. В.Г. Низьев. Дипольно-волновая теория дифрфкци электромагнитного излучения. // УФН. 2002. - Т. 172, №. 5. - С. 601-607.
73. Дж. Джексон. Классическая электродинамика. // Перевод с англ., Москва: издательство «Мир» 1965.
74. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика, том II: теория поля. // Москва: издательство «Наука» 1988.
75. G. Mie. Beiträge zur optik trüber medien, speziell kolloidaler metallösungen. // Ann. Physik. 1908. - Band 25, no. 3. - P. 377-445.
76. C.G. Bohren, D.R. Huffman. Absorption and scattering of light by small particles. //New York: John Willey- 1983.
77. JaewooNoh. Optical near-field distribution around a dielectric microsphere. // Journal of the Korean Physical Society. 2000. - Vol. 36, no. 2.-P. 67-71.
78. Климов B.B. Наноплазмоника. // 2-е изд., испр., Москва: Физматлит -2010.
79. Christian Girard, Alain Dereux. Near-field optics theories. // Rep. Prog. Phys. 1996. - Vol. 59. - P. 657-699.
80. C. Girard. Near fields in nanostructures. // Rep. Prog. Phys. 2005. - Vol. 68.-P. 1883-1933.
81. D.A. Christensen. Analysis of near-field tip patterns including object interaction using finite-difference time-domain calculations. // Ultramicroscopy. 1995. - Vol. 57. - P. 189-195.
82. H. Furukawa, S. Kawata. Analysis of image formation in a near-field scanning optical microscope: effects of multiple scattering. // Optics Commun. 1996. - Vol. 132. P. 170-178.
83. C. Hafner. Multiple Multipole (MMP) computations of guided waves and waveguide discontinuities. // Int. J. Numer. Model. Electron. Networks Devices Fields. 1990. - Vol. 3, no. - P. 247-257.
84. L. Novotny, C. Hafner, D.W. Pohl. The multiple multipole method in near-field optics. // In NFO-3, Brno, EOS Topical Meeting. 1995.- Vol. 8. - P. 31-32.
85. S.B. Singham, G.C. Salzman. Evaluation of the scattering matrix of an arbitrary particle using the coupled dipole approximation. // J. Chem. Phys. 1986. - Vol. 84. - P. 2658-2667.
86. C. Girard. Multipolar propagators near a corrugated surface: implication for local probe microscopy. // Phys. Rev. B. 1992. - Vol. 45. - P. 1800-1810.
87. К. Karrai, R.D. Grober. Piezoelectric tip-sample distance control for near field optical microscopes. // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 66, no. 14. - P. 1842-1844.
88. J. Barenz, O. Hollricher, O. Marti. An easy-to-use non-optical shear-force distance control for near field optical microscopes. // Rev. Sci. Instrum. -1996.-Vol. 67, no. 5.-P. 1912-1916.
89. A. Drabenstedt, J. Wrachtrup, C. Von Borczyskowski. A distance regulation scheme for scanning near-field optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68, no. 24. - P. 3497-3499.
90. E. Betzig, P.L. Finn, J.S. Weiner. Combined shear force and near-field scanning optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60, no. 20. -P. 2484-2486.
91. R. Toledo-Crow, P.C.Yang, Y.Chen, M. Vaez-Iravani. Near-field differential scanning optical microscopy with atomic force regulation. // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60, no. 24. - P. 2957-2959.
92. H. Edwards, L. Taylor, W. Duncan, A.J. Melmed. Fast, high-resolution atomic force microscopy using a quartz tuning fork as actuator and sensor. // J. Appl. Phys. 1997. - Vol. 82, no. 3. - P. 980-984.
93. D.P. Tsai and Y.Y. Lu. Tapping-mode tuning fork force sensing for near-field scanning optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol. 73, no. 19.-P. 2724-2726.
94. A.A. Ежов. Установка для сканирующей зондовой микроскопии, для микроскопии, спектроскопии и поляриметрии ближнего поля. // Кандидатская диссертация, Москва 2002.
95. АРС International Ltd. Пьезокерамическая керамика: принципы и применение. // Перевод с англ. С.Н. Жукова, Минск: ООО «ФУАинформ» 2003.
96. I. Horcas and R. Fernández, J.M. Gómez-Rodríguez, J. Colchero, J. Gómez-Herrero, A.M. Baro. WSXM: a software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology. // Rev. Sci. Instrum. 2007. -Vol. 78. - P. 013705-1-013705-8.
97. Maxim V. Bashevoy, Alexander A. Ezhov, Sergey A. Magnitskii, Dmitrii V. Malakhov, Dmitrii A. Muzychenko, Vladimir I. Panov, Jarkyn S. Toursynov. // Proc. SPIE. 2004. -Vol. 5399. - P. 38-49.
98. Ахманов C.A., Никитин С.Ю. Физическая оптика. // М.: Изд-во Моск. университета 1998.
99. A.A. Ezhov, S.A. Magnitskii, N.S. Maslova, D.A. Muzychenko, A.A. Nikulin, V.I. Panov. Surfase-plosmon vortices in nanostructered metallic films // Письма в ЖЭТФ. 2005. - Т. 82, вып. 9. - С. 678-681.
100. J.F. Nye, M.V. Berry. Dislocations in wave trains. // Proc. R. Soc. Lond. A. -1974.-Vol. 336.-P. 165.
101. В.Ю. Баженов, М.В.Васнецов, M.C. Соскин. Лазерные пучки с винтовыми дислокациями волнового фронта. // Письма в ЖЕТФ. -1990. Т. 52, вып. 8. - С. 1037-1039.
102. П.В. Короленко. Оптические вихри. // Сороссовский образовательный журнал. 1998. - № 6. - С. 94-99.
103. M.R. Dennis. Topological singularities in wave fields. // Ph.D. thesis, University of Bristol 2001.
104. Ахманов C.A., Воронцов M.А., Иванов В.Ю. Крупномасштабные поперечные нелинейные взаимодействия в лазерных пучках; новые типы нелинейных волн, возникновение «оптической турбулентности». // Письма в ЖЭТФ. 1988. - Т. 47, вып. 12. - С. 611-614.
105. A.M. Дубровкин, А.А.Ежов, С.А.Магницкий, Д.В.Малахов, Н.М. Нагорский, В.И. Панов, С.В. Савинов. Формирование пространственных спиралевидных световых структур полимерным наноцилиндром. // Письма в ЖЭТФ. 2008. - Т. 88, вып. 9. - С. 654658.
106. A.M. Dubrovkin, А.А. Ezhov, S.A. Magnitskiy, D.V. Malakhov, V.I. Panov, and S.V. Savinov. Near-field 3D mapping of spiral light structures formed by a polymer nanocylinder. // Laser Physics. 2008. -Vol. 18, no. 12.-P. 1429-1434.
107. Alexei A. Maradudin. Light scattering and nanoscale surface roughness. // Springer Science+Buisness Media: New York 2007.
108. Д. Маркузе. Оптические волноводы. // Перевод с английского -издательство «Мир», Москва 1974.
109. Е. Zauderer. Complex argument Hermite-Gaussian and Laguerre-Gaussian beams. // J. Opt. Soc. Am. A. 1986. - Vol. 3. - P. 465-469.
110. A.M. Дубровкин, С.А.Магницкий, В.М.Чернявский. Закономерности формирования пространственных световых структур нанообъектами при лазерном освещении. // Препринт физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. 2010. - № 2/2010, 53 с.
111. A.M. Dubrovkin, Y.Jung, V.M. Kozenkov, S.A. Magnitskii, and N.M. Nagorskiy. Nonlinear induced polarization dependent scattering in solid state azo-dye films. // Laser Physics Letters. 2007. - Vol. 4, № 4. -Pp. 275-278.
112. Джанг Я.С., Козенков B.M., Магницкий C.A., Нагорский H.M. Фотохромные и фотоанизотропные свойства азокрасителя AD-1 вразличных агрегатных состояниях. // Препринт физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. 2006. - № 12/2006.
113. И.С. Осадько. Микроскоп ближнего поля как инструмент для исследования наночастиц. // УФН. Т. 180, № 1. - С. 83-87.
114. Lord Rayleigh. On the light from the sky, its polarization and colour. // Phil. Mag. 1871.-V. 41.-P. 107-120, 274-279.
115. A.F. Stevenson. Solution of electromagnetic scattering problems as power series in the ratio (dimension of scatterer)/wavelenght. // J. Appl. Phys. -1953. V. 24, № 9. - P. 1134-1142.
116. A.H. Боголюбов, В.В.Кравцов. Задачи по математической физике. // Изд. Московского университета 1998.
117. Я искренне благодарен сотрудникам C.B. Савинову и A.A. Ежову кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ за полезные обсуждения, а также разработку и помощь в отладке программного обеспечения для управления СОМБП.
118. Хочется выразить благодарность сотруднику В.М. Чернявскому института механики МГУ за интересные теоретические обсуждения и математические дискуссии.
119. Я искренне благодарен руководителю НКТБ "Пьезоприбор" РГУ А.Е. Паничу за отзывчивость и помощь в изготовлении пьезокерамического сканера для СОМБП.
120. Выполнение диссертационной работы было частично поддержано грантами РФФИ 06-02-16938-а, 10-02-01089-а.
121. В заключение хочется особенно поблагодарить Мальцеву Диану Васильевну, Болотова Алексея Борисовича и мою замечательную семью за помощь в сложных ситуациях, заботу и хорошее настроение.
