Одночастичные резонансные эффекты при взаимодействии лазерного излучения с неупорядоченными дисперсными системами на основе диэлектрических микро- и наночастиц

Исаева, Елена Андреевна

Одночастичные резонансные эффекты при взаимодействии лазерного излучения с неупорядоченными дисперсными системами на основе диэлектрических микро- и наночастиц тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Исаева, Елена Андреевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Саратов МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.21 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Одночастичные резонансные эффекты при взаимодействии лазерного излучения с неупорядоченными дисперсными системами на основе диэлектрических микро- и наночастиц»

Автореферат диссертации на тему "Одночастичные резонансные эффекты при взаимодействии лазерного излучения с неупорядоченными дисперсными системами на основе диэлектрических микро- и наночастиц"

005055225

На правах рукописи

Исаева Елена Андреевна

ОДНОЧАСТИЧНЫЕ РЕЗОНАНСНЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С НЕУПОРЯДОЧЕННЫМИ ДИСПЕРСНЫМИ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРО- И НАНОЧАСТИЦ

01.04.21 - Лазерная физика

авторах 1 5 "ОЯ 2012

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Саратов-2012

005055225

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Зимняков Дмитрий Александрович

Официальные оппоненты:

Скрипаль Анатолий Владимирович, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского», заведующий кафедрой медицинской физики

Аветисян Юрий Арташесович, доктор физико-математических наук, Институт проблем точной механики и управления РАН (г. Саратов), ведущий научный сотрудник лаборатории лазерной диагностики технических и живых систем

Ведущая организация:

Саратовский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН»

Защита состоится 15 ноября 2012 г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д 212.243.05 при Саратовском государственном университете им. Н.Г.Чернышевского по адресу: 410012, г.Саратов, ул. Астраханская, 83, III корпус, ауд. 34

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им. В.А. Артисевич Саратовского государственного университета (Саратов, ул. Университетская, 42)

Автореферат разослан «_» октября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^Ъп/ / Дербов Владимир Леонардович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

Одним из актуальных направлений в современной лазерной физике является уточнение и развитие фундаментальных представлений о взаимодействии лазерного излучения с дисперсными средами с упорядоченной или случайной структурой в условиях сильного влияния характеристик излучения на оптические свойства среды. Результаты подобных исследований являются физической основой для разработки новых подходов к синтезу дисперсных оптических и лазерных материалов, эффективных лазерных методов анализа структуры дисперсных систем для многочисленных промышленных и медико-биологических применений. Существенное влияние на распространение лазерного света в дисперсных системах оказывают резонансные эффекты при коллективном или одночастичном взаимодействии излучения со структурными составляющими системы, проявляющиеся в частотных интервалах, определяемых структурой системы и частотными зависимостями электродинамических параметров структурных составляющих в оптическом диапазоне. Типичным примером является развитие фундаментальных основ и практических приложений в области синтеза и использования фотонно-кристаллических материалов, начиная с пионерских работ Э. Яблоновича и С. Джона в середине восьмидесятых годов прошлого века и заканчивая обилием публикаций в настоящее время, посвященных различным аспектам производства и применения одномерных, двумерных и трехмерных периодических и почти периодических структур, характеризуемых существованием фотонных запрещенных зон в оптическом, терагерцовом и радиодиапазонах. Специфические оптические свойства подобных структур, обусловленные имеющим интерференционную природу коллективным резонансным эффектом при взаимодействии с ними света, в настоящее время широко используются при передаче и обработке информации, для генерации широкополосного оптического излучения (в том числе и для медико-биологических применений в части создания широкополосных преобразователей излучения для оптических когерентных томографов с высоким пространственным разрешением) и др.

света дисперсной средой, а также гипотетической сильной локализации электромагнитных волн, теоретически предсказанной С. Джоном в восьмидесятых годах прошлого века и аналогичной андерсоновской локализации электронов в аморфных проводниках. Значительный вклад в развитие данного направления лазерной физики и фотоники внесли такие российские и зарубежные исследователи, как B.C. Летохов, A.M. Желтиков, A.A. Голубенцев, А. Lagendijk, D.S. Wiersma, С. Soukoulis, J.D. Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn, P.N. Prasad, J.-M. Lourtioz, H. Benistry, V. Berger, J.-M. Gerard, D. Maystre, A. Yamilov, M.A. Ногинов, JI.А. Мельников и др.

Одночастичные резонансные эффекты при рассеянии и/или поглощении света структурными элементами дисперсной системы в отсутствие существенного вклада локальных полей, формируемых другими частицами среды, во взаимодействие электромагнитного поля с данным элементом системы, также могут оказывать значительное влияние на макроскопические оптические характеристики системы в определенных частотных интервалах. К числу подобных явлений, прежде всего, следует отнести возбуждение поверхностных плазмонных резонансов в металлических наночастицах, широко используемых в настоящее время в различных областях современной оптики, лазерной физики и биофотоники (в частности, для создания наносенсоров, обладающих чрезвычайно высокой чувствительностью к изменениям биохимических свойств анализируемой среды). Одночастичные резонансные эффекты проявляются при взаимодействии света с клеточными слоями в биотканях (резонансы Ми при рассеянии зондирующего излучения ядрами клеток, проявляющиеся в спектрах однократного обратного рассеяния света клеточными структурами (Л. Перельман с сотрудниками, 1998), что позволяет предложить методику ранней диагностики патологических изменений эпителиальных клеток), в явлении лазерной генерации изолированными полимерными частицами, насыщенными красителями с высоким квантовым выходом флуоресценции (А. Лагендайк с сотрудниками, 2006) и др. Значительный вклад в исследования и практические применения подобных явлений сделан P. Chakraborty, R.D. Averitt, S.L. Westcott, N.J. Halas, J.B. Pendry, В.M. Шалаевым, H.Г. Хлебцовым, Л.А. Дыкманом, C.B. Щеголевым и др.

распространение лазерного излучения и формирование спекл-модулированных световых полей в подобных дисперсных системах. Не в полной мере выявлены особенности возбуждения поверхностных мод в оптическом диапазоне в диэлектрических наночастицах с низкой топологической размерностью (в частности, в квазиодномерных и квазидвумерных наночастицах) и, соответственно, влияние этих особенностей на оптические характеристики дисперсных систем, состоящих из подобных частиц. Эксперименты по исследованию нелинейного поглощения и рассеяния мощного лазерного излучения в подобных низкоразмерных дисперсных системах приводят к противоречивым результатам, не допускающим адекватную интерпретацию в рамках существующих представлений о взаимодействии электромагнитного излучения с наноструктурированными дисперсными средами (М. Feng, Н. Zhan, L. Miao, Nanotechnology, 2010). Вместе с тем решение подобных задач не только приведет к дальнейшему развитию фундаментальных представлений о взаимодействии лазерного излучения с дисперсными средами, но также даст основу для разработки новых подходов в синтезе оптических и лазерных материалов со случайно-неоднородной структурой, новых оптических и лазерных методов анализа структуры и функциональных свойств микро- и наноструктурированных композитных материалов.

В связи с этим целью диссертационной работы явилось установление закономерностей, определяющих влияние резонансных эффектов при рассеянии и поглощении излучения лазерных и широкополосных источников структурными составляющими дисперсных систем, состоящих из диэлектрических микро- и наночастиц, на оптические характеристики систем, а также феноменологическая интерпретация установленных закономерностей в рамках классических и квантовых представлений о взаимодействии электромагнитного излучения с веществом.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- экспериментальные и теоретические исследования эффекта конкуренции поглощения и рассеяния лазерного излучения в микроструктурированных дисперсных системах с околорезонансным поглощением базовой среды, приводящего к оптическому просветлению дисперсной системы при возрастании концентрации селективно поглощающего компонента базовой среды;

- экспериментальные исследования спектров экстинкции дисперсных систем на основе разбавленных суспензий квазидвумерных диэлектрических наночастиц (нанопластин гидратированного титаната калия) в спектральном интервале, соответствующем фундаментальному поглощению материала наночастиц; теоретическая интерпретация

полученных результатов на основе классических представлений о взаимодействии электромагнитного излучения с материалами, характеризуемыми сильными частотными зависимостями оптических свойств, с учетом геометрических особенностей частиц;

- экспериментальные исследования эффекта околорезонансного насыщения поглощения лазерного излучения дисперсными системами на основе разбавленных суспензий квазидвумерных диэлектрических наночастиц (нанопластин гидратированного титаната калия); теоретическая интерпретация полученных результатов в рамках двухуровневой модели поглощающей среды с обедняемым основным состоянием.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту: ■

1) Возрастание концентрации селективно поглощающего компонента базовой среды в дисперсных системах, состоящих из непоглощающих диэлектрических частиц в однородной базовой среде с околорезонансным поглощением зондирующего лазерного излучения приводит к возрастанию средней интенсивности и индекса мерцаний рассеянного вперёд излучения. Необходимым условием для проявления этого эффекта, обусловленного конкуренцией процессов рассеяния лазерного света на частицах и его поглощения базовой средой, является реализация режима распространения лазерного излучения в среде, переходного между диффузионным режимом и баллистическим режимом распространения.

2) Отношение высокочастотного (вблизи 200 нм) и низкочастотного (вблизи 300 нм) пиковых значений коэффициента экстинкции суспензий наночастиц полититаната калия зависит от геометрического фактора частиц и приблизительно равно = 2.5 для квазидвумерных частиц

(нанопластин) с объемом, большим ~ Ю Ю'нм ; при этом доминирующий

вклад в экстинкцию обусловлен рассеянием зондирующего излучения

частицами. При убывании объема наночастиц до значений, меньших ~ з

4105нм , отношение пиковых значений коэффициента экстинкции уменьшается, асимптотически стремясь к ~ 0.7; при этом доминирующий вклад в экстинкцию дает поглощение света наночастицами.

3) Отношение высокочастотного и низкочастотного пиковых значений коэффициента экстинкции суспензий наночастиц полититанатов в ближней ультрафиолетовой области может быть использовано в качестве индикатора структурной стабильности суспензии. В частности, формирование трехмерных кластеров в результате агрегации нанопластин полититанатов приводит к существенному возрастанию отношения пиковых значений.

одноосцилляторной модели Лоренца со значением плазменной частоты, сопоставимым со значением плазменной частоты для металлов. 5) Убывание экстинкции суспензий наночастиц полититанатов в непоглощающих жидких средах при возрастании интенсивности зондирующего импульсного лазерного излучения с длиной волны вблизи максимума поглощения материала наночастиц обусловлено эффектом насыщаемого поглощения, адекватно описываемого двухуровневой моделью с обедняемым основным состоянием.

Научная новизна работы:

1) Впервые установлено существование эффекта частичного оптического просветления дисперсных систем с селективным поглощением для длин волн зондирующего лазерного излучения, соответствующих околорезонансному поглощению лазерного излучения базовой средой. Данный эффект проявляется при возрастании концентрации селективного поглотителя в базовой среде и обусловлен конкуренцией процессов рассеяния лазерного излучения непоглощающими диэлектрическими частицами в базовой среде и поглощения базовой средой при увеличении действительной части ее показателя преломления.

2) Впервые показано, что существование двух пиков в ближней ультрафиолетовой области в спектрах экстинкции неупорядоченных дисперсных систем на основе квазидвумерных наночастиц (нанопластин) титаната калия обусловлено возбуждением поверхностных мод в наночастицах в частотных интервалах, для которых действительная часть диэлектрической функции материала частиц стремится к 0. При этом доминирующую роль в экстинкции системы играет рассеяние зондирующего излучения наночастицами.

3) Показано, что отношение значений высоты высокочастотного и низкочастотного пиков в спектрах экстинкции неупорядоченных дисперсных систем на основе нанопластин титаната калия со значениями толщины в интервале 5-15 нм и поперечного размера в интервале 100 нм-300 нм пропорционально четвертой степени отношения частот, соответствующих пиковым значениям экстинкции, и монотонно увеличивается по мере перехода от квазидвумерной к трехмерной форме наночастиц вследствие их агрегации. Соответственно, данная величина может быть использована как индикатор структурной стабильности дисперсных систем на основе нанопластин титаната калия, а также для анализа процессов агрегации и эксфолиации наночастиц в подобных системах.

явление с приемлемой точностью допускает интерпретацию в рамках двухуровневой модели среды с обедняемым основным состоянием.

Практическая значимость. Результаты диссертационной работы дополняют и развивают существующие представления о процессах взаимодействии лазерного излучения с неупорядоченными дисперсными средами на основе диэлектрических микро- и наночастиц в условиях существенного влияния резонансных эффектов при рассеянии и поглощении лазерного света частицами на макроскопические оптические характеристики среды.

Установленный в ходе проведенных исследований эффект частичного просветления селективно поглощающих неупорядоченных дисперсных систем для длин волн лазерного излучения, соответствующих околорезонансному поглощению света в среде, необходимо учитывать при синтезе дисперсных лазерных сред с неупорядоченной структурой, а также при фотобиологических применениях лазерного излучения (в частности, при дозиметрическом обеспечении процедур фотодинамической терапии онкологических заболеваний).

Теоретические и экспериментальные результаты, полученные в исследованиях спектров экстинкции и насыщаемого поглощения неупорядоченных дисперсных систем на основе нанопластин титаната калия, являются физической основой для разработки оптических и лазерных методов анализа структуры подобных систем в процессе их синтеза.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы при выполнении НИР в рамках государственного задания вузам на выполнение НИР (Мероприятие 1. Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований и экспериментальных разработок) «Исследования резонансных явлений при многократном рассеянии света в микро- и наноструктурированных случайно-неоднородных средах» (СГТУ-345, 2011г.); «Исследования механизмов локализации упругого и неупругого взаимодействия оптического излучения с наноструктурированными дисперсными системами» (СГТУ-14, 2012 г.), а также фанта РФФИ №09-02-01048-а «Управляемая генерация лазерных спеклов в неоднородных средах и ее биомедицинские применения» (20092011 гг.).

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, будут использованы в учебном процессе для подготовки бакалавров и магистров, обучающихся по направлению «Техническая физика», для модернизации специальных курсов лекций и постановки учебно-исследовательских работ в специальном практикуме по оптическим и лазерным измерениям.

Личный вклад автора диссертации состоит в непосредственном участии в постановке и решении основных задач работы, в разработке

методик теоретического анализа и экспериментальных исследований, обработке, обсуждений и интерпретации полученных результатов. Представленные экспериментальные результаты получены или лично автором, или при его непосредственном участии совместно с д.ф.-м.н., проф. Зимняковым Д.А. В экспериментальных исследованиях эффекта частичного просветления дисперсных систем в условиях конкуренции поглощения и рассеяния также принимала участие Исаева A.A. Экспериментальные исследования экстинкции и нелинейного отклика дисперсных систем на основе квазидвумерных наночастиц титаната калия проводились совместно с к.ф.-м.н., доц. Ушаковой О.В., д.х.н., проф. Гороховским A.B. и к.х.н., доц. Третьяченко Е.В.

Достоверность полученных результатов обеспечивается: использованием хорошо обоснованных и многократно апробированных экспериментальных методов анализа оптических свойств дисперсных сред; соответствием в частных случаях полученных данных известным из литературы результатам аналогичных исследований, выполненных другими научно-исследовательскими группами; воспроизводимостью экспериментальных данных и их соответствием результатам теоретического моделирования переноса лазерного излучения в дисперсных системах, полученным с использованием обоснованных и апробированных теоретических моделей.

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на Международной междисциплинарной школе для студентов и молодых учёных по оптике, лазерной физике и биофизике Saratov Fall Meeting International School for Junior Scientists and Students on Optics, Laser Physics and Biophotonics (SFM) (Саратов, Россия, 2009-2011), Международной конференции «Correlation Optics'10» (Черновцы, Россия, 2011), 15-й Международной конференции «Laser Optics 2012» (Санкт-Петербург, Россия, 2012).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ,-в т.ч. 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 6 - в сборниках научных трудов и материалах конференций.

Структура н объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы, состоящего из 217 наименований. Материалы работы изложены на 151 странице, содержат 35 рисунков и 2 таблицы.

Краткое содержание работы

Во введении указаны цели и задачи исследования, обоснованы актуальность темы, научная новизна и практическая значимость результатов, кратко изложено содержание работы и сформулированы основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В главе 1 п. 1.1 обсуждаются основные особенности взаимодействия лазерного излучения со случайно-неоднородными микро- и наноструктурированными средами (в том числе и с биотканями) в условиях проявления резонансных эффектов при рассеянии и поглощении. Масштабы взаимодействия электромагнитного излучения с дисперсными средами определяются транспортной длиной /*, длиной рассеяния и длиной поглощения 1а\ случайно-неоднородные среды с усилением, используемые для генерации и усиления лазерного излучения, также характеризуются длиной генерации 1гат и длиной усиления 1а,щ,. Рассмотрены два фундаментальных подхода к описанию распространения лазерного излучения в случайно-неоднородных средах: аналитическая теория многократного рассеяния и теория переноса излучения. Обсуждена взаимосвязь между характеристиками излучения в среде, получаемыми с использованием этих подходов. Рассмотрены теоретические модели для расчета транспортных характеристик дисперсных систем (коэффициента поглощения, коэффициента рассеяния и параметра анизотропии рассеяния), позволяющие анализировать частотные зависимости этих характеристик и тем самым учитывать влияние одночастичных резонансных эффектов при рассеянии и поглощении на перенос излучения в дисперсных системах.

В главе 1 п. 1.2 рассмотрены коллективные резонансные эффекты, возникающие при взаимодействии лазерного излучения с частично упорядоченными и неупорядоченными дисперсными системами, при этом существенное влияние на формирование рассеянного светового поля будет оказывать интерференция локальных полей, возникающих при взаимодействии распространяющегося излучения с различными структурными элементами системы. В качестве примеров подобных явлений могут быть рассмотрены взаимодействие лазерного излучения с фотонными кристаллами, эффекты слабой и сильной локализации света в случайно-неоднородных средах, явление генерации и усиления лазерного излучения в случайно-неоднородных средах большим квантовым выходом флуоресценции. В последнем случае в среде случайным образом возникают микроскопические резонансы электромагнитного поля, области локализации которых можно рассматривать как микрорезонаторы со стохастической структурой. Подобные микрорезонаторы возникают благодаря случайной конфигурации рассеивателей и приводят к конструктивной интерференции многократно рассеянных парциальных составляющих рассеянного поля в среде. Необходимыми условиями для достижения подобного состояния электромагнитного поля в случайно-неоднородной среде являются достаточно большие значения сечений рассеяния рассеивающих центров и малое значение длины генерации (меньшее характерного размера среды). Также обсуждаются взаимосвязи

между транспортными характеристиками неупорядоченных дисперсных систем и их структурными параметрами и критерии возникновения локализованных состояний электромагнитного поля, а также лазерной генерации в случайно-неоднородных средах в зависимости от характерных пространственных масштабов среды, контролирующих перенос излучения.

В главе 1 п. 1.3 обсуждаются одночастичные резонансные эффекты, возникающие при взаимодействии света с микро- и наночастицами с различной геометрией. Рассмотрены работы, посвященные теоретическим и экспериментальным исследованиям явления локализованных поверхностных плазмонных резонансов в металлических наночастицах с различными характеристиками. Проанализированы основные результаты исследования влияния форм-фактора, размеров и электродинамических свойств металлических наночастиц и их диэлектрического окружения на амплитуду и спектральный сдвиг плазмонных резонансов в оптических спектрах. Сформулированы краткие выводы по главе и предложения по направлению исследований диссертационной работы.

В главе 2 представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований эффекта конкуренции поглощения и рассеяния лазерного излучения при его распространении в дисперсных системах с околорезонансным поглощением базовой среды, содержащей непоглощающие диэлектрические микрочастицы. Исследуемые дисперсные системы представляли собой суспензии полистироловых микросфер (средний диаметр 1 мкм, среднеквадратичное значение вариаций диаметра частиц 0.05 мкм) в этиленгликоле с добавлением родамина 6Ж. Выбор величины объёмной доли полистироловых частиц (/ =0.06) был обоснован тем, чтобы транспортная длина распространения зондирующего излучения с длиной волны 532 нм в среде была сравнима с оптической толщиной кюветы. Концентрация родамина 6Ж с в базовой среде варьировалась от 0 моль/л до 2.15-10"3 моль/л. В качестве зондирующего излучения использовался АИГ:№1 лазер с диодной накачкой и удвоением частоты (Л,, = 532 нм, выходная мощность 2 мВт, линейная поляризация). Для сравнения на отдельных образцах также были проведены измерения с Не-Ые лазером (X, = 633 нм). Интенсивность спекл-модулированного рассеянного вперёд излучения на каждом шаге регистрировалась в пределах небольшой области на границе раздела «суспензия - стекло». Реализации детектируемого оптического сигнала при различных экспериментальных условиях представлены на рис. 1.

Смешение, мкм Смешение, нкм

Рис. I. Зависимости интенсивности регистрируемого оптического сигнала (в относительных единицах) от поперечного смещения образца при сканировании излучением Лд =532 нм (а) и Л„ =633 нм (б) и различной концентрации родамина 6Ж в базовой среде: а) I - с = 0 моль/л; II - с = 7.05-10"4 моль/л; II! - с = 2.15-10"3 моль/л, б) IV- с - 2.15-10"3 моль/л

Согласно полученным результатам, средняя интенсивность рассеянного вперёд лазерного излучения (/) и индекс мерцания

рассеянного поля с,2/(/}2 существенно возрастают при возрастании концентрации красителя с. Это приводит к значительной спекл-модуляции регистрируемого оптического сигнала для сред с максимальной для данного эксперимента концентрацией красителя. В нашем случае зависимость эффективности рассеяния зондирующего излучения полистироловыми частицами от концентрации красителя объясняется влиянием следующих факторов. Уменьшение фактора эффективности рассеяния <2Ш обусловлено ростом действительной части показателя преломления базовой среды пь при возрастании концентрации красителя для длины волны лазерного излучения вблизи пика поглощения

родамина 6Ж (около 530 нм, в соответствии с литературными данными). В соответствии с полученными в ходе выполнения работы экспериментальными результатами параметр дп'ь/дс для 532 нм при вариации концентрации красителя с от 0 до 2.15-10'1 моль/л составляет приблизительно = 16.7 л/моль. Также подавление эффективности рассеяния диэлектрических частиц в поглощающей среде может быть связано с эффектом уменьшения сечения рассеяния непоглощающих частиц в поглощающей среде при возрастании коэффициента поглощения последней. Теоретические оценки показали несущественное влияние данного фактора на рассеяние частиц для используемых в эксперименте концентраций красителя. Основной вклад в подавление рассеяния дает

возрастание действительной части показателя преломления базовой среды вследствие оптического иммерсионного эффекта. Согласно теоретическим оценкам, для исследуемых дисперсных сред при максимальной (с = 2.15103 моль/л) и минимальной (для с — 0 моль/л) концентрациях красителя величина (}ха для 532 нм принимает значения 0.86 и 1.41 соответственно. Воздействие этих факторов на экстинкцию исследуемых дисперсных сред может быть интерпретировано как эффект частичного уменьшения рассеяния вследствие индуцированной поглощением оптической иммерсии (специфическая форма классического эффекта Христиансена). Конкуренция поглощения и рассеяния связана с существованием режима распространения излучения в зондируемой среде, соответствующего переходу между двумя предельными режимами -баллистическим и диффузионным режимами распространения света. Был проведён анализ влияния параметра расстройки действительной части показателя преломления базовой среды относительно показателя преломления частиц / на коэффициент пропускания Г, коэффициент экстинкции//, и долю «квази-баллистических» компонент рассеянного поля р. Значение рассчитанной величины Т для 532 нм, определяемой как отношение средних интенсивностей при максимальной и минимальной концентрациях красителя (маркеры А и В на рис. 2), приблизительно равное -2.15, хорошо согласуется с полученным из эксперимента значением {/)г=тах/(/),=т1л=„ - 2.4. Экстраполированная зависимость //„(/) получена для / < 0.032.

Рис. 2. Зависимость р, Т, и коэффициента экстинкции

и, = ¡и, +/иа анализируемой

дисперсной системы от параметра / (результаты расчётов по теории Ми и моделирования Монте-Карло). Точки А и В на всех кривых соответствуют максимальной и минимальной концентрации

красителя. Сплошные линии до маркера В описывают

рассеивающую систему с поглощающей базовой средой, пунктирные линии описывают рассеивающую систему в отсутствие поглощения

В главе 3 представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований особенностей экстинкции суспензий

нанопластин гидратированного титаната калия (ГТК) в воде с добавлением поверхностно-активных агентов (лаурилсульфата натрия (ЛН) и этоксилированного алкифенола (ЭАФ)) и без них в ближней УФ области, обусловленных возбуждением поверхностных мод в нанопластинах.

Рис. 3. Спектры экстинкции водных суспензий ГТК нанопластин (после приготовления суспензий - 24 ч) I - ГТК-НП суспензия на основе водного раствора ЭАФ; 2 - ГТК-НП суспензия на основе водного раствора ЛН; 3 - ГТК-НП водные растворы. Маркеры и Р2

соответствуют положениям пиков экстинкций, индуцированных

поверхностными модами

Длина волны, нм

Характерные спектры экстинкции, полученные с использованием УФ-ВИД спектрофотометра Еуо1шюп-300, представлены на рис. 3. Общей особенностью спектров экстинкции ГТК суспензий является наличие двух пиков (явно выраженные пики около 200 нм, обозначенные Г1, и низкоамплитудные уширенные пики около 300 нм, обозначенные Б2), которые связаны с возбуждением поверхностных мод низших порядков в ГТК-НП частицах. Анализ экспериментальных данных проводился в рамках классической электромагнитной теории рассеяния и поглощения малыми частицами. Эффект возбуждения поверхностных мод, приводящий к усилению рассеяния и поглощения, связан с поведением диэлектрической функции наночастиц титаната в УФ области. Для оценки диэлектрической функции вблизи фундаментальной полосы поглощения использовалась одноосцилляторная модель Лоренца. Наблюдаемые в спектрах экстинкции пики соответствуют поверхностным модам Фрёлиха при £'~ 0 и для сплюснутых эллипсоидов могут быть определены как е"{а>г )~т] (высокочастотное значение) и е"(а>Р2) ~\/т] (низкочастотное значение), где Л = со()у/со* (здесь - резонансная частота, ар -плазменная частота, у - параметр затухания). Частотные зависимости действительной и мнимой частей диэлектрической функции для оксида титана (рис. 4), рассчитанные по данным из литературы об оптических константах п, к, соответствуют значению 7] ~ 0.038.

-I*.----1----.---1----,-.--1

1,0(1 6.1» К.1Ю ниш

О), 1(Г 1'и

Рис. 4. Частотные зависимости £' (1) и £" (2) для оксида титана, полученные по данным из литературы об оптических константах п,к . Частотные зависимости £'(3) и £" (4) для исследуемых наночастиц, рассчитанные по одноосцилляторной модели Лоренца при параметрах со0 = 5.78-10'5 Гц, сор = 1.32-1016 Гц, 1.32-1015 Гц. Заштрихованные участки на оси абсцисс соответствуют высокочастотному и низкочастотному пикам экстинкции в полученном спектре экстинкции для водных суспензий ГТК-НП. Врезка: рассчитанные зависимости величины отношения высокочастотного и низкочастотного пиковых значений коэффициента экстинкции Е^ от объёма частицы для различных Г]. Заштрихованная на оси абсцисс область соответствует значениям для исследуемых суспензий

Спектральный сдвиг максимумов экстинкции и возрастание амплитуды пиков для суспензий с поверхностно-активными агентами предположительно связаны с изменением ширины запрещённой зоны исследуемого материала под влиянием двух факторов:

- эксфолиации исходных нанопластин полититаната на пластины меньшей толщины из-за воздействия поверхностно-активных агентов;

- изменения окружающей наночастицу среды вследствие покрытия продуктов эксфолиации молекулами поверхностно-активного вещества.

Анализ взаимосвязи изменения величины отношения пиковых значений коэффициента экстинкции Я и форм-фактора наночастиц в рамках рассматриваемой модели позволяет сделать вывод о возрастании при переходе от квази-20 частиц (дискообразные частицы) к ЗБ частицам (сферические частицы). Согласно проведённым оценкам, значения для сферических и дискообразных частиц соотносятся как Кр.рьяг«К/иркт- Изменение резонансной частоты (и, соответственно, энергии запрещенной зоны Е ■*= й<ц,) должно приводить к смещению положений пика и изменению частотного интервала между пиками

экстинкции. Таким образом, наблюдаемые особенности экстинкции ГТК нанопластин, индуцированной возбуждением поверхностных мод низших порядков в наночастицах, предположительно обусловлены электронными коллективными возбуждениями в узкозонном диэлектрике для частот зондирующего излучения в области резонансного поглощения материала наночастиц.

Глава 4 посвящена исследованиям нелинейного оптического отклика водных суспензий нанопластин титаната калия с использованием метода /-сканирования с открытой апертурой и интерпретации полученных результатов в рамках двухуровневой модели с обедненным основным состоянием.

В проведённых исследованиях в качестве зондирующего излучения использовался азотный лазер (длина волны 337 нм, длительность импульса 8 не, частота импульсов 1 кГц, средняя выходная мощность 0.05 Вт). Лазерное излучение фокусировалось кварцевой линзой с фокусным расстоянием 50 мм; диаметр фокального пятна составлял 10 мкм, что обеспечивало максимальную интенсивность в кювете с образцами, равную ~ 4.5 ТО10 Вт/см2. Плоские кварцевые кюветы (толщиной 1 мм) заполнялись исследуемыми ГТК-НП водными суспензиями и располагались на однокоординатном микропозиционирующем устройстве, обеспечивающем продольное смещение образца. Средняя мощность прошедшего лазерного излучения измерялась с помощью болометрического измерителя мощности лазерного излучения типа ИМО-2.

Характерные зависимости прошедшего излучения от смещения кюветы относительно фокальной плоскости линзы представлены на рис. 5. Проявление нелинейных оптических свойств ГТК нанопластин для 337 нм предположительно связано с насыщением резонансного поглощения.

Рис. 5. Нелинейный оптический отклик ГТК-НП водных суспензий для 337 км, полученный методом г-сканирования с открытой апертурой. 1 - ГТК-НП суспензия в водном растворе ЭАФ; 2 - ГТК-НП суспензия в водном растворе ЛС; 3 - сглаженные кривые

Интерпретация полученных данных проводилась в рамках двухуровневой модели с использованием ad-hoc формулы следующего

вида//Д/) = //„0у'|и-(///ш)д|/, где параметры ¡3 и у определяются

рассматриваемой моделью. Были построены и проанализированы зависимости нормированного коэффициента экстинкции

ц, 1ц,о,//,о =//,,,м +Д//„ (здесь - коэффициент затухания исследуемой

системы при т.е. когда затухание определяется только рассеянием

на нанопластинах с полностью обеднённым основным состоянием при отсутствии поглощения другими компонентами системы, такими как вода и примеси; Д//а - вклад насыщенного поглощения нанопластин в экстинкцию системы) от интенсивности зондирующего лазерного излучения (рис. 6), полученные экспериментально и в результате расчётов.

Рис. 6. Зависимости

нормированного коэффициента

ЭКСТИНКЦИИ Ц, ///„,,А,о =

от интенсивности зондирующего лазерного излучения

Интенсивность лазерного пучка, .К)1" В1/смг

Наилучшее согласование экспериментальных данных и значений, рассчитанных на основе двухуровневой модели, достигается при следующих параметрах: /и111ер1/м, 0 =0.7; Диа/м,о" 1.25+0.10;

1М ~(1.302±0.058)-1010 Вт/см2. Получ енное в результате аппроксимации экспериментальных данных значение ¡5 хорошо согласуется с теоретическим значением р = 1 для двухуровневой среды с обедняемым основным состоянием. Также была рассмотрена зависимость величины отношения среднего сечения поглощения случайно ориентированных малых частиц в виде диска к их среднему сечению экстинкции от объёма рассевающей частицы. Установлено, что данная величина, вычисляемая по электронно-микроскопическим данным о размере наночастиц с учетом результатов, представленных в Главе 3, хорошо согласуется с полученными в результате аппроксимации параметрами модели.

В заключении представлены основные результаты, полученные в диссертационной работе.

• Экспериментальные линии

- Приближение в рлыкнх двухуровневой милели

£ *

3 в

2 г

® а

г * е.

1.110 2.00 3.00 4.00

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Выявлено, что в суспензиях полистироловых сферических микрочастиц с селективным поглотителем (родамином 6Ж) в базовой среде (зтиленгликоле) при максимальной для данных исследований концентрации красителя 2.15-10"3 моль/л и длине волны зондирующего лазерного излучения 532 им имеет место значительное возрастание средней интенсивности и индекса мерцаний прошедшего излучения по сравнению с меньшими значениями концентрации селективного поглотителя и при зондировании на другой длине волны (633 нм).

2. Предложен и теоретически обоснован физический механизм возрастания средней интенсивности и индекса мерцания рассеянного вперед излучения в суспензиях диэлектрических частиц в базовой среде с околорезонансным поглощением при увеличении концентрации поглощающего компонента, заключающийся в частичном оптическом просветлении суспензии при увеличении действительной части показателя преломления базовой среды с ростом концентрации поглощающего компонента. Данное явление может быть интерпретировано как специфическое проявление эффекта Христиансена в дисперсных системах, связанное с конкуренцией процессов рассеяния лазерного света частицами и его поглощения базовой средой.

3. Установлено, что конкуренция поглощения и рассеяния лазерного излучения в дисперсных системах на основе непоглощающих диэлектрических микрочастиц с околорезонансным поглощением базовой среды имеет место в переходной области между баллистическим и диффузионным режимом распространения лазерного излучения.

4. Установлено, что спектры экстинкции водных суспензий квазидвумерных наночастиц гидратированного титаната калия характеризуются двумя пиками, обусловленными возбуждением поверхностных мод низших порядков в наночастицах в частотных интервалах, соответствующих условиям Фрёлиха.

5. Показано, что диэлектрическая функция для наночастиц полититаната калия может быть аппроксимирована одноосцилляторной функцией Лоренца, позволяющей получить хорошее соответствие между наблюдаемыми и рассчитанными положениями пиков экстинкции.

6. Значения таких параметров, как частотный интервал между пиками экстинкции, амплитуда и полуширина пиков экстинкции, различаются для систем с различными физико-химическими свойствами базовой среды и чувствительны к влиянию процессов агрегации и дефолиации. Установлено, что отношения пиковых значений коэффициента экстинкции для квазидвумерных наночастиц (нанопластин) 1<и1Лше и

трехмерных наночастнц (сфероидов) R^,^ из одинакового материала удовлетворяют условию R„,l„atr«Rll,sl,hrre. Установлено в экспериментах и теоретически показано, что для нанопластин полититаната калия значение Д,Л(,/(„, близко к 2.5; при этом основной вклад в экстинкцию зондирующего излучения дисперсной системой дает его рассеяние наночастицами.

7. Установлено, что изменение экстинкции суспензий ГТК-нанопластин при возрастании мощности зондирующего лазерного излучения с длиной волны 337 нм (в области фундаментального поглощения материала наночастнц) обусловлено насыщением околорезонансного поглощения. Данный эффект допускает интерпретацию в рамках модели двухуровневой среды с обедняемым основным состоянием.

Публикации в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ:

1. Zimnyakov D. A., Isaeva Е. A. Resonance effects in multiple scattering and absorption of laser light in granular random media: partial bleaching and expressed speckle formation // Proc. of SPIE. 2011. V.8338. P. 83380X: 1-9.

2. Зимняков Д.А., Исаева E.A., Исаева A.A.Эффект Христиансена в дисперсных системах с резонансным поглощением // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. №1. С. 82-86.

3. Zimnyakov D. A., Isaeva Е. A., Isaeva A. A., Pavlova M. V., Sviridov А. P., and Bagratashvili V. N. Attenuation and speckle modulation of laser light in dispersive dye-doped media: competition of absorption and scattering processes // Optics communications. 2012. V. 285. №9. P. 2377-2381.

4. Zimnyakov D. A., Ushakova О. V., Gorokhovsky A. V., Tret'yachenko E. V., Isaeva E. A., Isaeva A. A., Pravdin A. B. Resonant scattering and absorption in the titanate-based nano-platelet dispersions in near UV region // Applied Optics. 2012. V. 51. №16. P. 3675-3683.

5. Zimnyakov D. A., Gorokhovsky A. V., Tret'yachenko E. V., Ushakova О. V., Isaeva E. A., Isaeva A. A. Surface mode induced extinction of potassium titanate nanoplatelets//Optical materials. 2012. V. 34. №11. P. 1865-1868.

6. Зимняков Д. А., Исаева E. А., Исаева А. А., Плотников M. В. Влияние оптической иммерсии на формирование «горячих зон» при объёмном рассеянии лазерного излучения гранулярными средами: перспективы использования в материаловедении и биомедицине // Вестник СГТУ. 2011. №2. Вып. 1.С. 185-192.

Публикации в других изданиях:

7. Зимняков Д. А., Исаева Е. А. К оценке параметров флуктуационных составляющих световых полей, рассеянных случайно-неоднородными средами с высокой анизотропией рассеяния II Проблемы оптической физики и биофотоники: сборник научных трудов СГУ. Саратов: Новый ветер, 2009. С. 80-84.

8. Исаева Е. А. Анализ пространственно-временных полей применительно к задаче «островковой» гипортермии биотканей с использованием лазерного излучения // Молодые учёные -здравоохранению: материалы 71-й межрегиональной научно-практической конференции студентов и молодых учёных с международным участием. Саратов: Изд-во СГМУ, 2010. С. 258-259.

9. Зимняков Д. А., Исаева Е. А., Исаева А. А. Генерация лазерных спеклов применительно к задачам селективного лазерного спекания биокомпозитов на основе полимерных частиц и «островковой» гипертермии биотканей // Биосовместимые материалы и покрытия: сборник материалов Всероссийского конкурса научных работ бакалавров и магистрантов. Саратов: СГТУ, 2010. С. 140-141.

10. Зимняков Д. А., Исаева Е. А., Гороховский А. В., Третьяченко Е. В. Спектрометрические и когерентно-оптические технологии контроля характеристик дисперсных наноматериалов // Математические методы в технике и технологиях-25: XXV Междунар. науч. конф. Волгоград, 2012. С. 44-45.

11. Зимняков Д. А., Исаева Е. А. Статистическое и аналитическое моделирование лазерных полей в случайно-неоднородных средах применительно к задачам селективного лазерного спекания биокомпозитных материалов и локальной гипертермии // Участники школы молодых учёных и программы У.М.Н.И.К.: сборник трудов XXIV Междунар. науч. конф. Саратов, 2011. С. 77-80.

12. Зимняков Д. А., Исаева Е. А., Гороховский А. В., Третьяченко Е. В. Развитие спектрометрических и когерентно-оптических технологий контроля структуры и характеристик дисперсных наноматериалов // Участники школы молодых учёных и программы У.М.Н.И.К.: сборник трудов XXV Междунар. науч. конф. Саратов, 2012. С. 49-51.

Подписано в печать 08.10.12 Формат60х84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 159 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sslu.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Исаева, Елена Андреевна

СПИСОК СОРАЩЕНИИ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Коллективные и одночастичные резонансные взаимодействия лазерного излучения с дисперсными системами.

1.1. Взаимодействие света с неупорядоченными дисперсными средами.

1.2. Коллективные резонансные эффекты в неупорядоченных дисперсных средах.

1.3. Одночастичные резонансные эффекты в дисперсных средах.

1.4. Краткие выводы.

ГЛАВА 2. Эффект конкуренции рассеяния и поглощения лазерного излучения в дисперсных системах на основе диэлектрических микрочастиц с селективным поглощением базовой среды.

2.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.2. Экспериментальные результаты.

2.3. Анализ влияния дисперсионной зависимости показателя преломления базовой среды на транспортные параметры исследуемых дисперсных систем.

2.4. Анализ влияния околорезонансного поглощения базовой среды на спекл-модуляцию рассеянного исследуемыми средами лазерного излучения.

2.5. Краткие выводы.

ГЛАВА 3. Резонансное возбуждение поверхностных мод в квазидвумерных диэлектрических наночастицах и особенности спектров экстинкции дисперсных систем на основе нанопластин гидратированных полититанатов калия.

3.1. Полититанаты калия: изготовление и морфология.

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований и результаты.

3.3. Интерпретация полученных экспериментальных данных с использованием одноосцилляторной модели Лоренца.

3.4. Краткие выводы.

ГЛАВА 4. Насыщаемое околорезонансное поглощение лазерного излучения дисперсными системами на основе нанопластин гидратированных полититанатов калия.

4.1. Нелинейные оптические свойства материалов на основе ТЮХ наночастиц.

4.2. Методика проведения экспериментальных исследований методом Z -сканирования с открытой апертурой.

4.3. Экспериментальные результаты и интерпретация полученных данных в рамках двухуровневой модели с обедненным основным состоянием.

4.4. Краткие выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Одночастичные резонансные эффекты при взаимодействии лазерного излучения с неупорядоченными дисперсными системами на основе диэлектрических микро- и наночастиц"

Одним из актуальных направлений в современной лазерной физике является уточнение и развитие фундаментальных представлений о взаимодействии лазерного излучения с дисперсными средами с упорядоченной или случайной структурой в условиях сильного влияния характеристик излучения на оптические свойства среды. Результаты подобных исследований являются физической основой для разработки новых подходов к синтезу дисперсных оптических и лазерных материалов, эффективных лазерных методов анализа структуры дисперсных систем для многочисленных промышленных и медико-биологических применений. Существенное влияние на распространение лазерного света в дисперсных системах оказывают резонансные эффекты при коллективном или одночастичном взаимодействии излучения со структурными составляющими системы, проявляющиеся в частотных интервалах, определяемых структурой системы и частотными зависимостями электродинамических параметров структурных составляющих в оптическом диапазоне. Типичным примером является развитие фундаментальных основ и практических приложений в области синтеза и использования фотонно-кристаллических материалов, начиная с пионерских работ Э. Яблоновича и С. Джона в середине восьмидесятых годов прошлого века и заканчивая обилием публикаций в настоящее время, посвященных различным аспектам производства и применения одномерных, двумерных и трехмерных периодических и почти периодических структур, характеризуемых существованием фотонных запрещенных зон в оптическом, терагерцовом и радиодиапазонах. Специфические оптические свойства подобных структур, обусловленные имеющим интерференционную природу коллективным резонансным эффектом при взаимодействии с ними света, в настоящее время широко используются при передаче и обработке информации, для генерации широкополосного оптического излучения (в том числе и для медикобиологических применений в части создания широкополосных 5 преобразователей излучения для оптических когерентных томографов с высоким пространственным разрешением) и др.

К числу коллективных резонансных эффектов, возникающих при взаимодействии света с многократно рассеивающими случайно-неоднородными дисперсными системами, также могут быть отнесены локализация электромагнитного поля, а также генерация и усиление лазерного излучения в системах, содержащих селективные поглотители с высоким квантовым выходом флуоресценции. Существование локализованных состояний электромагнитного поля в неупорядоченных дисперсных системах обычно связывают с явлением слабой локализации, проявляющимся в форме когерентного обратного рассеяния лазерного света дисперсной средой, а также гипотетической сильной локализации электромагнитных волн, теоретически предсказанной С. Джоном в восьмидесятых годах прошлого века и аналогичной андерсоновской локализации электронов в аморфных проводниках. Значительный вклад в развитие данного направления лазерной физики и фотоники внесли такие российские и зарубежные исследователи, как В. С. Летохов, А. М. Желтиков, A.A. Голубенцев, А. Lagendijk, D.S. Wiersma, С. Soukoulis, J.D. Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn, P.N. Prasad, J.-M. Lourtioz, H. Benistry, V. Berger, J.-M. Gerard, D. Maystre, A. Yamilov, M.A. Ногинов, JI.A. Мельников и др.

Одночастичные резонансные эффекты при рассеянии и/или поглощении света структурными элементами дисперсной системы в отсутствии существенного вклада локальных полей, формируемых другими частицами среды, во взаимодействие электромагнитного поля с данным элементом системы, также могут оказывать значительное влияние на макроскопические оптические характеристики системы в определенных частотных интервалах. К числу подобных явлений прежде всего следует отнести возбуждение поверхностных плазмонных резонансов в металлических наночастицах, широко используемых в настоящее время в различных областях современной оптики, б лазерной физики и биофотоники (в частности, для создания наносенсоров, обладающих чрезвычайно высокой чувствительностью к изменениям биохимических свойств анализируемой среды). Одночастичные резонансные эффекты проявляются при взаимодействии света с клеточными слоями в биотканях (резонансы Ми при рассеянии зондирующего излучения ядрами клеток, проявляющиеся в спектрах однократного обратного рассеяния света клеточными структурами (J1. Перельман с сотрудниками, 1998), что позволяет предложить методику ранней диагностики патологических изменений эпителиальных клеток), в явлении лазерной генерации изолированными полимерными частицами, насыщенными красителями с высоким квантовым выходом флуоресценции (А. Лагендайк с сотрудниками, 2006) и др. Значительный вклад в исследования и практические применения подобных явлений сделан P. Chakraborty, R.D. Averitt, S.L. Westcott, N.J. Halas, J.B. Pendry, B.M. Шалаевым, Н.Г. Хлебцовым, Л.А. Дыкманом, C.B. Щеголевым и др.

Следует отметить, что, несмотря на существенные достижения в оптике дисперсных сред и лазерной физике в последние два десятилетия, связанные с установлением фундаментальных особенностей резонансных взаимодействий оптического излучения с микро- и наночастицами в дисперсных системах и практическим использованием этих особенностей, отдельные важные аспекты подобных взаимодействий исследованы не в полной мере. Следует отметить, например, вопрос о влиянии резонансного поглощения базовой среды, содержащей рассеивающие частицы, на распространение лазерного излучения и формирование спекл-модулированных световых полей в подобных дисперсных системах. Не в полной мере выявлены особенности возбуждения поверхностных мод в оптическом диапазоне в диэлектрических наночастицах с низкой топологической размерностью (в частности, в квазиодномерных и квазидвумерных наночастицах) и, соответственно, влияние этих особенностей на оптические характеристики дисперсных систем, состоящих из подобных частиц. Эксперименты по исследованию нелинейного поглощения и рассеяния 7 мощного лазерного излучения в подобных низкоразмерных дисперсных системах приводят к противоречивым результатам, не допускающим адекватную интерпретацию в рамках существующих представлений о взаимодействии электромагнитного излучения с наноструктурированными дисперсными средами (М. Feng, Н. Zhan, L. Miao, Nanotechnology, 2010). Вместе с тем, решение подобных задач не только приведет к дальнейшему развитию фундаментальных представлений о взаимодействии лазерного излучения с дисперсными средами, но также даст основу для разработки новых подходов в синтезе оптических и лазерных материалов со случайно-неоднородной структурой, новых оптических и лазерных методов анализа структуры и функциональных свойств микро- и наноструктурированных композитных материалов.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи: экспериментальные и теоретические исследования эффекта конкуренции поглощения и рассеяния лазерного излучения в микроструктурированных дисперсных системах с околорезонансным поглощением базовой среды, приводящего к оптическому просветлению дисперсной системы при возрастании концентрации селективно поглощающего компонента базовой среды; экспериментальные исследования спектров экстинкции дисперсных систем на основе разбавленных суспензий квазидвумерных диэлектрических наночастиц (нанопластин гидратированного титаната калия) в спектральном интервале, соответствующем фундаментальному поглощению материала наночастиц; теоретическая интерпретация полученных результатов на основе классических представлений о взаимодействии электромагнитного излучения с материалами, характеризуемыми сильными частотными зависимостями оптических свойств, с учетом геометрических особенностей частиц; экспериментальные исследования эффекта околорезонансного насыщения поглощения лазерного излучения дисперсными системами на основе разбавленных суспензий квазидвумерных диэлектрических наночастиц (нанопластин гидратированного титаната калия); теоретическая интерпретация полученных результатов в рамках двухуровневой модели поглощающей среды с обедняемым основным состоянием.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

2) Отношение высокочастотного (вблизи 200 нм) и низкочастотного (вблизи

300 нм) пиковых значений коэффициента экстинкции суспензий наночастиц полититаната калия зависит от геометрического фактора частиц и приблизительно равно « 2.5 для квазидвумерных частиц (нанопластин) с 9 объемом, большим ~ 10 105нм ; при этом доминирующий вклад в экстинкцию обусловлен рассеянием зондирующего излучения частицами. При убывании 3 объема наночастиц до значений, меньших ~ 4 105нм , отношение пиковых значений коэффициента экстинкции уменьшается, асимптотически стремясь к и 0.7; при этом доминирующий вклад в экстинкцию дает поглощение света наночастицами.

4) Спектральная зависимость комплексного показателя преломления полититанатов в диапазоне длин волн 190 - 400 нм допускает интерпретацию спектров экстинкции наночастиц полититанатов в рамках одноосцилляторной модели Лоренца со значением плазменной частоты, сопоставимым со значением плазменной частоты для металлов.

5) Убывание экстинкции суспензий наночастиц полититанатов в непоглощающих жидких средах при возрастании интенсивности зондирующего импульсного лазерного излучения с длиной волны вблизи максимума поглощения материала наночастиц обусловлено эффектом насыщаемого поглощения, адекватно описываемого двухуровневой моделью с обедняемым основным состоянием.

Научная новизна работы: 1) Впервые установлено существование эффекта частичного оптического просветления дисперсных систем с селективным поглощением для длин волн зондирующего лазерного излучения, соответствующих околорезонансному поглощению лазерного излучения базовой средой. Данный эффект проявляется ю при возрастании концентрации селективного поглотителя в базовой среде и обусловлен конкуренцией процессов рассеяния лазерного излучения непоглощающими диэлектрическими частицами в базовой среде и поглощения базовой средой при увеличении действительной части ее показателя преломления.

3) Показано, что отношение значений высоты высокочастотного и низкочастотного пиков в спектрах экстинкции неупорядоченных дисперсных систем на основе нанопластин титаната калия со значениями толщины в интервале 5 - 15 нм и поперечного размера в интервале 100 нм - 300 нм пропорционально четвертой степени отношения частот, соответствующих пиковым значениям экстинкции, и монотонно увеличивается по мере перехода от квазидвумерной к трехмерной форме наночастиц вследствие их агрегации. Соответственно, данная величина может быть использована как индикатор структурной стабильности дисперсных систем на основе нанопластин титаната калия, а также для анализа процессов агрегации и эксфолиации наночастиц в подобных системах.

4) Впервые исследовано явление насыщаемого околорезонансного поглощения лазерного излучения неупорядоченными дисперсными системами на основе нанопластин титаната калия. Показано, что данное явление с приемлемой точностью допускает интерпретацию в рамках двухуровневой модели среды с обедняемым основным состоянием.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы при выполнении НИР в рамках государственного задания ВУЗам на выполнение

НИР (Мероприятие 1. Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований и экспериментальных разработок) «Исследования резонансных явлений при многократном рассеянии света в микро- и наноструктурированных случайно-неоднородных средах» (СГТУ-345, 2011г.);

Исследования механизмов локализации упругого и неупругого взаимодействия оптического излучения с наноструктурированными дисперсными системами» (СГТУ-14, 2012 г.), а также гранта РФФИ № 09-0212

01048-а «Управляемая генерация лазерных спеклов в неоднородных средах и ее биомедицинские применения» (2009-2011 гг.).

Личный вклад автора диссертации состоит в непосредственном участии в постановке и решении основных задач работы, в разработке методик теоретического анализа и экспериментальных исследований, обработке, обсуждении и интерпретации полученных результатов. Представленные экспериментальные результаты получены или лично автором, или при его непосредственном участии совместно с д.ф.-м.н., проф. Зимняковым Д.А. В экспериментальных исследованиях эффекта частичного просветления дисперсных систем в условиях конкуренции поглощения и рассеяния также принимала участие Исаева A.A. Экспериментальные исследования экстинкции и нелинейного отклика дисперсных систем на основе квазидвумерных наночастиц титаната калия проводились совместно с к.ф.-м.н., доц. Ушаковой О.В., д.х.н., проф. Гороховским A.B. и к.х.н., доц. Третьяченко Е.В.

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на международной междисциплинарной школе для студентов и молодых учёных по оптике, лазерной физике и биофизике Saratov Fall Meeting International School for Junior Scientists and Students on Optics, Laser Physics and Biophotonics (SFM) (Саратов, Россия, 2009-2011 гг.), международной конференции "Correlation Optics'10" (Черновцы, Россия, 2011 г.), 15-й международной конференции «Laser Optics 2012» (Санкт-Петербург, Россия, 2012 г.).

Публикации

По материалам диссертации автором опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 6 в сборниках научных трудов и материалах конференций.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы, состоящий из 217 наименований. Материалы работы изложены на 151 странице, содержащих 35 рисунков и 2 таблицы.

Заключение диссертации по теме "Лазерная физика"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе с учётом сформулированной цели проводимых исследований был осуществлен анализ оптических характеристик неупорядоченных дисперсных микро- и наноразмерных сред в условиях проявления резонансных эффектов при рассеянии и поглощении излучения лазерных и широкополосных источников компонентами системы. В рамках проведённых исследований были решены все поставленные задачи. Решение этих задач актуально для развития различных практических приложений в областях лазерной физики, нанофотоники, фотохимии и биомедицины.

Проведённые исследования позволяют сформулировать следующие заключения и выводы:

1. Выявлено, что в суспензиях полистироловых сферических микрочастиц с селективным поглотителем (родамином 6Ж) в базовой среде (этиленгликоле) при максимальной для данных исследований концентрации красителя 2.15-10" моль/л и длине волны зондирующего лазерного излучения 532 нм имеет место значительное возрастание средней интенсивности и индекса мерцаний прошедшего излучения по сравнению с меньшими значениями концентрации селективного поглотителя и при зондировании на другой длине волны (633 нм).

127

Кр.рш « К^рьеге • Установлено в экспериментах и теоретически показано, что для нанопластин полититаната калия значение ЯмрШ,е близко к 2.5; при этом основной вклад в экстинкцию зондирующего излучения дисперсной системой дает его рассеяние наночастицами.

7. Установлено, что изменение экстинкции суспензий ГТК-нанопластин при возрастании мощности зондирующего лазерного излучения с длиной волны 337 нм (в области фундаментального поглощения материала наночастиц) обусловлено насыщением околорезонансного поглощения. Данный эффект допускает интерпретацию в рамках модели двухуровневой среды с обедняемым основным состоянием. Основные результаты опубликованы в работах [213-217]. В дальнейших исследованиях можно выделить следующие направления:

1. Разработка технологии управления транспортными характеристиками дисперсных сред на основе оптического иммерсионного эффекта при добавлении в базовую среду селективного поглотителя и её внедрение в биомедицинские и технические приложения.

2. Исследование эффектов нелинейного поглощения и рассеяния лазерного излучения и зависимости степени поляризации рассеянного частицами излучения вблизи резонансного поглощения от длины волны излучения и форм-фактора диэлектрических частиц различных материалов.

3. Разработка экспресс-методики исследования формы и размеров дисперсных наносред на основе спектрофтометрических измерений в областях проявлений резонансных эффектов при экстинкции.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает благодарность научному руководителю д.ф.-м.н., проф. Зимнякову Д.А. за выбор направления исследования и научные консультации, а также коллегам к.ф.-м.н., доц. Ушаковой О.В., к.ф.-м.н. Виленскому М.А., д.х.н., проф. Гороховскому A.B., к.х.н., доц. Третьяченко Е.В., к.х.н., доц. Правдину А.Б., Исаевой A.A. за помощь и ряд ценных советов в проведении исследований.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Исаева, Елена Андреевна, Саратов

1. Akkermans Е., Wolf Р.Е., Maynard R., Maret G. Theoratical study of the coherent backscattering of kight by disordered media // J. Phys. 1988. V.49. N. l.P. 77-98.

2. Иссимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. В 2 т. М.: Мир. 1981.

3. Wiersma D.S., Lagendijk A. Light diffusion with gain and random lasers // Phys. Rev. E. V. 54. 1996. P. 4256- 4265.

4. Cao H. basing in random media // WavesRandom Media. 2003. V.13. P. R:l-9.

5. Aegerter C.M., Storzer M., Maret G. Experimental determination of critical exponents in Anderson localization of light // Europhys. Lett. 2006. V.75. N. 4 P. 562-568.

6. Wiersma D.S., Bartolini P., Lagendijk Ad, Righini R. Localization of light in a disordered medium // Nature. 1997. V. 390. P. 671-673.

7. Wu X. H., Yamilov A., Noh H., Cao H., Seelig E. W., and Chang R. P. H. Random lasing in closely packed resonant scatterers // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. V. 121. P.159-167.

8. Reufer M., Rojas-Ochoa L. F., Eiden S., Saenz J. J., Scheffold F. Transport of Light in Amorphous Photonic Materials // Appl. Phys. Rev. 2007. V. 91. P. 171904:1-3.

9. Mel'nikov V.A., Golovan L.A., Konorov S.O., Muzychenko D.A., Fedotov A.B., Zheltikov A.M., Timoshenko V.Yu. and Kashkarov P.K., Second-harmonic generation in strongly scattering porous gallium phosphide // App. Phys. B. 2004. V. 79. N. 2. P.225-228.

10. Rojas-Ochoa L. F., Mendez-Alcaraz J. M., Saenz J. J., Schurtenberger P., Scheffold F. Photonic properties of strongly correlated colloidal liquids // Phys. Rev. Lett. 2004. V.93. N. 7. P.073903:l-4.

11. De Oliveira Paulo C., Perkins A. E., and Lawandy N. M., "Coherent backscattering from high-gain scattering media // Opt. Lett. 1996. V. 21. N. 20. P.1685-1687.

12. Frisch V.Wave propagation in random media. Probabilistic Methods in Applied Mathematics, Vol. 1. New York: Ed. Academic Press. 1968. 76-198 p.

13. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедецинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат.ун-та. 1998. 384 с.

14. Vargas G., Chan Е.К., Barton J.K., Rylander III H.G., Welch A.J. Use of an agent to reduce scattering in skin // Laser Surg. Med. 1999. V.24. N. 2. P. 133141.

15. Тучин B.B., Башкатов A.H., Тенина Э.А., Синичкин Ю.П., Лакодина Н.А. In vivo сследование динамики иммерсионного просветления кожи человека //Письма ЖТФ. Т. 27. №. 12. 2001. С. 10-14.

16. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. Москва: Изд-во иностранной литературы. 1961. 537 с.

17. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: пер. с англ. М.: Мир. 1986. 664. с.

18. Tuchin V.V., Maksimova I. L., Zimnyakov D. А., Коп I. L., Mavlutov A. H., Mishin A.A. Light propagation in tissue with controlled optical properties // J. Biomed. Opt. 1997. V.2 N. 4. P. 401-417.

19. Tuchin. V. V. Optical clearing of tissues and blood using the immersion method // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005.V. 38. P.2497-2518.

20. Bashkatov A.N., Genina E.A., Kochubey V.I., Lakodina N. A., Tuchin V.V. Osmotical liquid diffusion within sclera // Proc. SPIE. 2000.V. 3908. P.266-276.

21. Тенина Э.А., Башкатов A.H., Синичкин Ю.П., Тучин В.В. Оптическое просветление склеры глаза in vivo под действием глюкозы // Квантовая электрон. 2006. Т. 36. № 12. С.1119-1124.

22. Matsui A., Lomnes S.J., Frangioni J.V. Optical clearing of the skin for near-infrared fluorescence image-guided surgery // J. Biomed. Opt. 2009. V. 14. N. 2. P. 024019-024024.

23. Genina E.A., Bashkatov A.N., Korobkko A.A., Zubkova E.A., Tuchin V.V. Optical clearing of human skin: comparative study of permeability and dehydration of intact and photothermally perforated skin // J. Biomed. Opt. 2008. V. 13. N. 2. P.l 102-1110.

24. Wen X., Mao Z., Han Z., Tuchin V.V., Zhu D. In Vivo Skin Optical Clearing by Glycerol Solutions: Mechanism // J. Biophoton. 2010. V. 3. N. 1-2. P. 44-52.

25. Tuchin V.V., Wang R.K. Enhance light penetration in tissue for high resolution optical imaging techniques by the use of biocompatible chemical agents // J. X-Ray Science and Technolog. 2002. V. 10. P. 167-176.

26. Xu X., Zhu Q. Evaluation of skin optical clearing enhancement with Azone as a penetration enhancer// Opt. Commun. 2007. V. 279. N. 1. P. 223-228.

27. Zimmerley M., Mc Clure R.A., Choi B, Potma E.O. Following dimethyl sulfoxide skin optical clearing dynamics with quantitative nonlinear multimodal microscopy // Appl. Opt. 2009. V. 48. N. 10. P. D:78-87.

28. Bashkatov A.N., Tuchin V.V., Genina E.A., Sinichkin Yu.P., Lakodina N.A., Kochubei V.I. The human sclera dynamic spectra: in vitro and in vivo measurements // Proc. SPIE. 1999. V. 3591. P. 311-319.

29. Rylander C.G., Stumpp O.F., Milner Т.Е., Kemp N.J., Mendenhall J.M., Diller K. R., Welch A. J. Dehydration mechanism of optical clearing in tissue // J. Biomed. Opt. 2006. V.l 1. N. 4. P. 041117:1-7.

30. Xu X., Wang R., Elder J.B. Optical clearing effect on gastric tissues immersed with biocompatible chemical agents investigated by near infrared reflectance spectroscopy // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36. N. 14. P.1707-1713.

31. Bashkatov A.N., Genina E.A., Sinichkin Yu.P., Kochubei V.L, Lakodina N.A., Tuchin V.V. Estimation of the Glucose Diffusion Coefficient in Human Eye Sclera // Biophysics. 2003. V. 48. N. 2. P. 292-296.

32. Зимняков Д.А., Кузнецова JI.B., Ушакова O.B., Мюллюля Р. К вопросу об оценке эффективных оптических характеристик плотноупакованных фибриллярных сред // Квантовая электрон. 2007. Т. 37. №. 1. С. 9-16.

33. Schmitt J.M., Kumar G. Optical scattering properties of soft tissue: a discrete particle model // Appl. Opt. 1998. V. 37. N. 13. P. 2788-2797.

34. Tuchin V.V. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis. Bellingham: WASPIE Optical Engineering Press. 2000.

35. Mourant J.R., Fuselier Т., Boyer J., Johnson T.M., and Bigio I.J. Predictions and measurements of scattering and absorption over broad wavelength ranges in tissue phantoms // Appl. Opt. 1997. V. 36. N. 4. P. 949-957.

36. Sornette D., Souillard B. Strong Localization of Waves by Internal Resonances // Europhys. Lett. 1988. V. 3. N. 5. P.269-274.

37. Souillard B. Wave propagation and inhomogeneous media: Beyond effective medium theories//Physica A. 1989. V. 157. N. 1. P. 3-12.

38. Lagendijka A.D., van Tiggelen B.A. Resonantmultiplescattering of light // Physics Reports. 1996. V. 270. N. 3. 1996. P. 143-215.134

39. Genack A. Z. Chabanov A.A. Photon Localization in Resonant Media // Phys. Rev. Lett. V.87. N.15. 2001. P. 153901:1-4.

40. Van Tiggelen B.A., Lagendijk A., Tip A.and Reiter G. F. Effect of Resonant Scattering on Localization of Waves // Europhys. Lett. 1991. V.15. N. 5. P. 535540.

41. Samelsohn G., Freilikher V. Spectral analysis of wave localization and diffusion in randommedia // Physica B. 2003. V. 338. P.l 15-120.

42. Labeyriea G., Delandec D., Müllerb C.A., Miniatura C., Kaisera R. Multiple scattering of light in a resonant medium // Opt. Commun. 2004. V. 243. N. 1. P. 157-164.

43. Mishchenko M. Gustav Mie and the fundamental concept of electromagnetic scattering by particles: A perspective // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V.110.N. 14-16. P.1210-1222.

44. Holoubek J. Some applications of light scattering in materials science // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. V. 106. N. 1-3. P. 104-121.

45. Mishchenko M. Electromagnetic scattering by nonspherical particles: A tutorial review // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V.l 10. N. 11. P.808-832.

46. Aegerter C.M., Maret G. Coherent Backscattering and Anderson Localization of Light // Progress in Optics. 2009. V. 52. P. 1-62.

47. Pendry M.I., Antonoyiannakis J.B. Mie Resonances and Bonding in Photonic Crystals // Europhys. Lett. 1997. V. 40. N. 6. P.613-618.

48. Yablonovitch E. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics // Phys. Rev. Lett. 1987. V.58. N. 20. P.2059-2062.

49. Anderson P.W. The question of classical localization a theory of white paint? // Phil. Mag. 1985. V. B52. P. 505-509.

50. Rundquist P.A., Photinos P., Jagannathan S., Asher S.A. Dynamical Bragg diffraction from crystalline colloidal arrays // J. Chem. Phys. 1989. V. 91. N. 8. P.4932-4942.

51. Kolle M. Photonic Structures Inspired By Nature. Berlin: Springer. 2011. 141 p.135

52. Koenderink A.F., Megens M., van Soest S., Vos W.L., Langedijk A. Enhanced Backscattering from photonic crystals // Phys. Lett. A. 2000. V. 268. P. 104-111.

53. Fouque J.-P. Diffuse Waves in complex media. Berlin: Springer. 1999. P. 531.

54. Labeyrie G. Coherent Backscattering of Light by Cold Atoms // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. N. 1. P. 5266-5269.

55. Bidel Y., Klappauf В., Bernard J. C., Delande D., Labeyrie G., Miniatura C., Wilkowski D., Kaiser R. Coherent Light Transport in a Cold Strontium Cloud// Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. N. 20. P. 203902:1-4.

56. Тучин В.В.Оптичсекая биомедицинская диагностика. В 2 т. М.: Физматлит. 2007. Т.1. 506 с.

57. John S. Electromagnetic absorption in a disordered medium near a photon mobility edge // Phys. Rev. Lett. 1984. V.53. N. 22. P.2169-2172.

58. Sheng P. Introduction to wave scattering, localization, and mesoscopic. San Diego: Accademic press. 1995. 333 p.

59. John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices // Phys. Rev. Lett. 1987. V.58. N. 23. P.2486-2489.

60. Garcia P. D., Sapienza R., Bertolotti J., Martin M. D., Blanco A., Altube A., Vina L., Wiersma D. S., Lopez C. Resonant light transport through Mie modes in photonic glasses // Phys. Rev. A. 2008. V.78. N. 2. P.023823:l-11.

61. Livdan D., Lisyansky A. A. Transport properties of waves in absorbing random media with microstructure // Phys. Rev. B. 1996. V. 53. N. 22. P.14843-14848.

62. Van Tiggelen B.A., Wiersma D.A., Lagendijk A.D. Self-consistent Theory for the Enhancement Factor in Coherent Backscattering // Europhys. Lett. 1995. V. 30. N. l.P.1-6.

63. Garcia-Fernandez D., Ibisate M., Sapienza R., Wiersma D.S., Lopez C. Mie resonances to tailor random lasers // Phys. Rev. A. 2009. V. 80. N. 1. P.013833:1-4.

64. Wiersma D. S. The physics and applications of random lasers // Nature physics. 2008. V. 4. N. 5. P.359-367.

65. Letokhov V.S. Nonlinear amplification of light pulses. II. Propagation velocity // JETP. 1968. V. 38. N. 5. P. 856-864.

66. Pang S. John G. Theory of lasing in a multiple-scattering medium // Phys. Rev. A. 1996. V. 54. N. 4. P. R:3642-3652.

67. Noginov M.A., Zhu G., Fowlkes I., Bahoura M. GaAs random laser // Las. Phys. Lett. 2004. V.l. N. 6. P.291-293.

68. Cao. H., Yamilov. A., Burin. A.,Wu. X. Interplay between amplification and absorption in diffusive random lasers // Proc. SPIE. 2005. V. 5924. P.57-61.

69. Noginov M.A. Solid state random lasers. New York: Springer. 2005. 238 p.

70. Gottardo S., Sapienza R., Garcia P. D., Blanco A., Wiersma D. S., Lopez C. Resonance-driven random laser // Nature Photonics. 2008. V.2. N. 7. P.429-432.

71. Летохов B.C. Генерация света рассеивающей средой с отрицательным резонансным поглощением // ЖЭТФ. 1967. Т. 53. №. 4. С.1442-1452.

72. Маркушев В.М., Золин В.Ф., Брискина Ч.М. Порошковый лазер // ЖПС. 1986. Т. 45. С.847-850.

73. John S., Pang G. and, Yang Y. Optical Coherence Propagation and Imaging in a Multiple Scattering Medium // J. Biomed.Opt. 1996. V.l. N. 2. P.180-191.

74. Cao H., Xu J.Y., Yong L., Burin A.L., Seeling E.W., Xiang L., Chang R.P.H. Random lasers with coherent feedback // Selected Topics in Quantum Electronics. 2003. V.9. N. 1. P.l 11-119.

75. Soest G., Tomita M., Lagendijk A. Amplifying volume in scattering media // Opt. Lett. 1999. V. 24. N. 5. P. 306-308.

76. Грузинцев А. Н., Редькин А.Н., Маковей З.И., Якимов Е.Е., Бартхоу К. Случайная лазерная генерация вертикальных наностержней ZnO // Физика и техника полупроводников. 2007. V. 41. №. 6. Р.730-734.

77. Hsu Н.-С., Wu C.-Y., Hsieh W.-F. Stimulated emission and lasing of random-growth oriented ZnO nanowires // J. Appl. Phys. 2005. V.97. N. 6. p.064315-064319.

78. Zhuang H., Wang J., Liu H., Li J.and Xu P. Structural and Optical Properties of ZnO Nanowires Doped with Magnesium // Acta Phys. Pol. A. 2011. V.l 19. N. 6. P.819-824.

79. Molen K.L., Tjerkstra R. W., Mosk A. P.,and Lagendijk A. Spatial Extent of Random Laser Modes // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. P.143901 :l-4.

80. Totsuka K., van Soest G., Ito Т., Lagendijk A., and Tomita M. Amplification and diffusion of spontaneous emission in strongly // J. Appl. Phys. 2000. V.87. N. 11. P.7623-7628.

81. Mosk I. M., Vellekoop A.P. Focusing coherent light through opaque strongly scattering media // Opt. Lett. 2007. V.32. N. 16. P.2309-2311.

82. El-Dardiry R.G.S., Mosk A.P., and Lagendijk A. Spatial threshold in amplifying random media // Opt. Lett. 2010. V. 35. N. 18. P.3063-3065.

83. Garcia P.D., Sapienza R., Blanco A., and Lopez C. Photonic Glass: A Novel Random Material for Light // Adv. Mater. 2007. V.l9. N. 18. P. 2597-2602.

84. Ling Y., Cao H., Burin A.L., Ratner M.A., Liu X., and Chang R.P.H. Investigation of random lasers with resonant feedback // Phys. Rev. A. 2001. V. 64. P.063808:l-8.

85. Kedia S., Vijaya R., Ray A. K. and Sinha S. Laser emission from self-assembled active photonic crystal matrix // J. Nanophoton. 2010. V. 4. N.l. P. 049506:1-4.

86. Frolov S. V., Vardeny Z. V., Zakhidov A. A., Baughman R.H. Laser-like emission in opal photonic crystals // Opti.Commun. 1992. V.162. P.241-246.

87. Lee C.R., Lin S.H., Yeh H.C., Ji T.D. Band-tunable color cone lasing emission based on dye-doped cholesteric liquid crystals with various pitches and a pitch gradient // Opt. Express. 2009. V. 17. N. 25. P.22616-22623.

88. Finkelmann H., Kim S. T., Muñoz A., Palffy-Muhoray P., Taheri B. Tunable Mirrorless Lasing in Cholesteric Liquid Crystalline Elastomers // Adv. Mater. 2001. V. 13. N. 14. P.1069-1072.

89. Caoa W., Palffy-Muhoraya P., Taheña B., Marinob A., Abbateb G. Lasing Thresholds of Cholesteric Liquid Crystals Lasers // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2005. V. 429. N. 1. P. 101-110.

90. Takanishi Y., Ohtsuka Y., Suzaki G., Nishimura S., and Takezoe H. Low threshold lasing from dye-doped cholesteric liquid crystal multi-layered structures // Opt. Express. 2010. V. 18. N. 12. P.12909-12914.

91. Garcia P. D., Ibisate M., Sapienza R., Wiersma D. S., and Lopez C. Mie resonances to tailor random lasers // Phys. Rev. A. 2009. V. 80. N. 1. P.013833:l-6.

92. Beckering G., Zilker S. J., Haarer D. Spectral measurements of the emission from highly scattering gain media // Opt. Lett. 1997. V. 22. N. 18. P. 1427-1429.

93. Kitur J., Zhu G., Bahoura M. and Noginov M. A. Dependence of the random laser behavior on the concentrations of dye and scatterers // Journal of Optics. 2010. V.12. N. 2. P.024009:l-4.

94. Wang C.S., Chen Y.L., Lin H.Y., Chen Y.T., and Chen Y.F. Enhancement of random lasing through fluorescence resonance energy transfer and light scattering mediated by nanoparticles // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. N. 19. P.191104:1-3.

95. Cao H. Random Lasers: Development, Features and Applications // Opt. Photon. News. 2005. V. 16. N. 1. P.24-29.

96. Wiersma D.S. The smallest random laser // Nature. 2000. N. 406. P.132-135.

97. Obara S., Takeda M. Tuneabilities of localized electromagnetic modes in random nanostructures for random lasing // App. Phys. B. 2010. V.98. N. 2-3. P.267-274.

98. Cao H., Zhao Y. G., Ho S. T., Seelig E. W., Wang Q. H, and Chang R. P. H. Random Laser Action in Semiconductor Powder // Phys. Rev. Lett. 1999. V.82. N. 11. P.2278-2281.

99. Frolov S. V., Vardeny Z. V., Yoshino K., Zakhidov A., and Baughman R. H. Stimulated emission in high-gain organic media // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. N. 8. P. R5284-R5287.

100. Wijk K., J. A. Scales. Tunable multiple-scattering system // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. N. 14. P. 2294-2296.

101. Muskens O. L., Diedenhofen S. L., Kaas B. C., Algra R. E., Bakkers E. P. A. M., Rivas J. G. and Lagendijk A. Large Photonic Strength of Highly Tunable Resonant Nanowire Materials // Nano Lett. 2009. V. 9. N. 3. P. 930-934.

102. Mujumdar R., Uppu S. Persistent coherent random lasing using resonant scatterer// Opt. Express. 2011. V.19. N. 23. P.23523-23531.

103. Leonetti M., Conti C., Lopez C. Random laser tailored by directional stimulated emission // Phys. Rev. A. 2012. V. 85. N. 4. P.043841:l-9.

104. Meng Xi., Fujita K., Murai S., Konishi J., Mano M., and Tanaka K. Random lasing in ballistic and diffusive regimes for macroporous silica-based systems with tunable scattering strength // Opt. Express. 2010. V.18. N. 12. P. 1215312160.

105. Huang Y., Chen L., Doyle C., Zhou Y., and Wua S.-T. Spatially tunable laser emission in dye-doped cholesteric polymer films // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. N. 11. P.l 11106:1-3.

106. Shin H.-W., Cho S. Y, Choi K.-H., Oh S.-L., and Kim Y.-R. Directional random lasing in dye-Ti02 doped polymer nanowire array embedded in porous alumina membrane // Appl. Phys. Lett. 2006.V. 88. N. 26. P.263112: 1-3.

107. Lagendijk A., R. G. S. El-Dardirya. Tuning random lasers by engineered absorption // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. N. 16. P. 161106:1-3.

108. Майер C.A. Плазмоника: теория и приложение. Ижевск: УдГУ. 2011. 296 с.

109. Schuller J. A., Barnard Е. S., Cai W., Jun Y. С., White J. S., Brongersma M. L. Plasmonics for extreme light concentration and manipulation // Nature Materials. 2010. V. 9. N. 3. P. 193-204.

110. Atwater H. A., Polman A. Plasmonics for improved photovoltaic devices // Nature Materials 2010. V. 9. N. 3. P. 205-213.

111. Wang H. Z., Zhao F. L., He Y. J., Zheng X. G., and Huang X. G. Low-threshold lasing of a Rhodamine dye solution embedded with nanoparticle fractal aggregates // Opt. Lett. 1998. V. 28. N. 10. P.777-779.

112. Birnboim A.E., Neeves M.H. Composite structures for the enhancement of nonlinear-optical susceptibility // JOS A B. 1989. V.6. N. 4. P.787-796.

113. Averitt Richard D., Westcott Sarah L., and Halas Naomi J. Linear optical properties of gold nanoshells// JOS AB. 1999. V.16. N. 10. P. 1824-1832.

114. Chau Y.-F., Jiang Z.-H, Li H.-Y., Lin G.-M., Wu F.-L., and Lin W.-H. Localized resonance of composite core-shell nanospheres, nanobars and nanosperical chains // PIER B. 2011. V.28. N. 2. P. 183-199.

115. Wang, H., Brandl D. W., Nordlander P., and Halas N. J. Tunable plasmonic nanostructures: From fundamental nanoscale optics to surface-enhanced spectroscopies // Acc. Chem. Res. 2007. V.40. N. 1. P.53-62.

116. Хлебцов H. Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квантовая электрон. 2008. Т. 38. №. 6. С. 504-529.

117. Khlebtsov N. G., Trachuk L. A., and Mel'nikov A. G. A New Spectral Resonance of Metallic Nanorod // Opt. Spec. 2004. V. 97. N. 1. P. 105-107.

118. Ye Y.-H., Huang Y.J., Lu W.T., Casse B.D.F., Xiao D., Bennett S. P., Heiman D. et al. Tuning the optical properties of metamaterials based on gold nanowire arrays embedded in alumina // Opt. mater. 2011. V. 33. N. 11. P. 1667-1670.

119. Dice G.D., Mujumdar S., and Elezzabi A.Y. Plasmonically enhanced diffusive and subdiffusive metal nanoparticle-dye random laser // Appl. Phys. Lett. 2005. V.86. N. 13. P. 131105:1-3.

120. Cao M., Wang M., Gu N. Plasmon Singularities from Metal Nanoparticles in Active Media: Influence of Particle Shape on the Gain Threshold // Plasmonics. 2012. V.7. N. 2. P. 347-351.

121. McMahon J. M., Wang Y., Sherry L.J., Van Duyne R. P., Marks L. D., Gray S. K., Schatz G.C. Correlating the Structure, Optical Spectra, and Electrodynamics of Single Silver Nanocubes // J. Phys. Chem. C. 2009. V.113. N. 7. P.2731-2735.

122. Sherry L.J., Chang S.-H., Schatz G. C. and Van Duyne R.P. Localized Surface Plasmon Resonance Spectroscopy of Single Silver Nanocubes // Nano Lett. 2005. V. 5. N. 10. P. 2034-2038.

123. Kelly K. L., Coronado E., Zhao L. L., Schatz G.C. The Optical Properties of Metal Nanoparticles: The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment // J. Phys. Chem. B. 2003. V.107. N. 3. P. 668-677.

124. Mock J. J., Barbie M., Smith D. R., Schultz D.A., and Schultz S. Shape effects in plasmon resonance of individual colloidal silver nanoparticles // J. Chem. Phys. 2002. V.116. N. 15. P.6755-6760.

125. Wilson В. C., Patterson M. S., Burns D. M. Effect of photosensitizer concentration in tissue on the penetration depth of photoactivating light // Lasers in Medical Science. 1986. V.l. N. 4. P.235-244.

126. Penzkofer W., Leupacher A. Refractive-index measurement of absorbing condensed media // Appl. Opt. 1984. V.23. N.10. P.1554-1558.

127. Sudiarta I.W., Chylek P. Mie-scattering formalism for spherical particles embedded in an absorbing medium // J. Opt. Soc. Am. A.2001. V.l8. N. 6. P.1275-1278.

128. Mundy W.C., Roux J. A., and Smith A.M. Mie scattering by spheres in an absorbing medium // J. Opt. Soc. Am. 1974. V.64. N. 12. p. 1593-1597.

129. Fu Q., and Sun W.B. Apparent optical properties of spherical particles in absorbing medium // Quan. Spec. Rad. Trans. 2006. V.l00. P. 137-142.

130. Розенберг Г.В. Абсорбационная спектроскопия диспергированных веществ // УФН. 1959. Т. 69. №. 9. С.57-104.

131. R. В. Barnes and L. G. Bonner. The Christiansen Filter Effect in the Infrared // Physical Review. 1936. V.49. N. 10. P.732-740.

132. Fischer George L., Boyd Robert W. and Moore Thomas R. Nonlinear-optical Christiansen filter as an optical power limiter // Opt. Lett. 1996. V. 21. N. 20.

133. Shelyubskii V.L Theory of a Christiansen filter composed of inhomogeneous particles // Journal of Applied Spectroscopy. 1993. V.5 8. N. 5-6. P. 319-327.142. "http://refractiveindex.info ".

134. Furutsu, Koichi Pulse wave scattering by an absorber and integrated attenuation in the diffusion approximation // JOSA A. 1997. V.14. N. 1. P.267-274.

135. Yamada К., Furutsu Y. Diffusion approximation for a dissipative random medium and the applications // Phys. Rev. E. 1994. V. 50. N. 5. pP.3634-3640.

136. Bassani M, Martelli F, Zaccanti G, Contini D Independence of the diffusion coefficient from absorption: Experimental and numerical evidence // Opt. Let. 1997. V. 22. N. 12. P. 853-855.

137. Arridge S.R., Cope M. and Delpy D.T. The theoretical basis for the determination of optical pathlengths in tissue: temporal and frequency analysis // Phys. Med. Biol. 1992. V. 37. N. 7. P.1531-1560.

138. Zimnyakov D.A. On some manifestations of similarity in multiple scattering of coherent light // Waves in Random Media. 2000. V. 10. N. 4. P.417-434.

139. Meglinski I.V., Romanov V.P., Churmakov D.Y., Berrocal E., Jermy M.C., Greenhalgh D.A. Low and high order light scattering in particulate media // Phys. Rev. 2004. V. 1. N. 8. P.387-390.

140. Farsiu S., Christofferson J., Eriksson В., Milanfar P., Friedlander В., Shakouri A., Nowak R. Statistical Detection and Imaging of Objects Hidden in Turbid Media Using Ballistic Photons // Appl. Opt. 2007. V. 46. N. 23. P.5805-5822.

141. Prahl S.A., Keijzer M., Jacques S.L., Welch A.J. A Monte Carlo model of light propagation in tissue // Dosimetry of Laser Radiation in Medicine and Biology, SPIE Series. 1989. Vol. IS 5. P. 102-111.

142. Jacques S.L., Alter C.A., Prahl S.A. Angular dependence of HeNe laser light scattering by human dermis // Lasers Life Sei. 1987. V. 1. N. 4. P.309-333.

143. Witt A. N. Multiple scattering in reflection nebulae I. A Monte Carlo approach // Astrophys. J. 1977. V. S35. P. 1-6.

144. Мандель JI., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика. Москва: Физматлит. 2000. 895 с.

145. Grimes С. А., Мог G. К.ТЮ2 Nanotube Arrays: Synthesis, Properties, and Applications. New York: Springer Science. 2009. 358 p.

146. Grätzel Michael Solar Energy Conversion by Dye-Sensitized Photovoltaic Cells //Inorg.Chem. 2005. V. 44. N. 20. P. 6841-6851.144

147. Lu H.F., Li F., Liu G., Chen Z.-G., Wang D.-W., Fang H.-T., Lu G.Q., Jiang Z.H. and Cheng H.-M. Amorphous Ti02 nanotube arrays for low-temperature oxygen sensors // Nanotechnology. 2008. V. 19. N. 40. P.405504-405511.

148. Zhang X., Zhang J., Jia Y., Xiao P.and Tang J. Ti02 Nanotube Array Sensor for Detecting the SF6 Decomposition Product S02 // Sensors (Basel). 2012.V. 12. N. 3.P. 3302-3313.

149. Haugen H., Will J., Kohler A., Hopfner U., Aigner J., Wintermantel E. Ceramic Ti02-foams: characterisation of a potential scaffold // Journal of the European Ceramic Society. V. 24. N. 4. P. 661-668.

150. Iwasa F., Tsukimura N., Sugita Y., Kanuru R.K., Kubo K., Hasnain H., Att W., Ogawa T. Ti02 micro-nano-hybrid surface to alleviate biological aging of UV-photofunctionalized titanium // International Journal of Nanomedicine. 2011. V. 6. P.1327- 1341.

151. Popov A. Ti02 nanoparticles as UV protection in skin. Oulu: Oulu University Press. 2008. 80 p.

152. Kalbacova M., Macak J. M., Schmidt-Stein F., Mierke C. T., Schmuki P. // Phys. Stat. Sol. 2008. V. 2. N. 4. P. 194-196.145

153. Shangguana W., Yoshida A., Chen M. Physicochemical properties and photocatalytic hydrogen evolution of Ti02 films prepared by sol-gel processes // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2003. V. 80. N. 4. P. 433-441.

154. Wu B., Zhang H.M. Preparation and Photocatalytic Properties of Ti02-CoFe204 Magnetic Composite Photocatalyst // Adv. Mater. Res. 2012. V. 391-392. P. 1844-1492.

155. Lawandy N.M., Balachandran R.M., Gomes A.S.L., Sauvain E. Laser action in strongly scattering media // Nature. V. 368. N. 6478. P. 340-340.

156. Van der Molen K. L, Mosk A. P., Lagendijk A. Quantitative analysis of several random lasers // Opt. Commun. 2007. V. 278. N. 1. P. 110-113.

157. Balachandran R. M., Pacheco D. P., Lawandy N. M. Laser action in polymeric gain media containing scattering particles // Appl. Opt. 1996. V. 35. N. 4. P.640-643.

158. Van der Molen K.L., Mosk A.P., and Lagendijk Ad Relaxation oscillations in long-pulsed random lasers // Phys. Rev. A. 2009. V. 80. N. 5. P.055803:l-4.

159. Murai S., Fujita K., Konishi J., Hirao K. and Tanaka K. Random lasing from localized modes in strongly scattering systems consisting of macroporous titania monoliths infiltrated with dye solution // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. N. 3. P.031118:1-3.

160. Leonetti M., Conti C., Lopez C. The mode-locking transition of random lasers // Nat. Photon. 2011. V. 5. P. 615-617.

161. Lagendijk A., Rivas J.G., Imhof A., Schuurmans F.J.P., Sprik R. Propagation of light in disordered semiconductor materials // Proceedings of the NATO ASI "Photonic Crystals and Light Localization in the 21st century". 2001. P.447-473.

162. Limmer S.J., Chou T.P., and Cao G. Formation and optical properties of cylindrical gold nanoshells on silica and titania nanorods // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. N. 2. P.13313-13318.

163. Feng M., Zhang H., and Miao L. Facile solubilization of titanate nanobelts for nonlinear optical investigations // Nanotechnology. 2010. V. 21. N. 18. P.185707-185708.

164. Peng W. Q., Liu Y.-J., Aizawa M., Wang Z.-M., Hatori H.and Hirotsu T. Porous Ti02 nanostructures synthesized from peroxotitanic acid-derived anatase // Journal of Porous Materials. 2011. V.18. N. 4. P. 435-441.

165. Yu H.K., Yi G.-R., Kang J.-H, Cho Y.-S., Manoharan V.N., Pine D.J., Yang S.-M. Surfactant-Assisted Synthesis of Uniform Titania Microspheres and Their Clusters // Chem. Matter. 2008. V. 20. N. 8. P.2704-2710.

166. Demirors A.F., Jannasch A., van Oostrum P.D.J., Schaffer E., Imhof A., van Blaaderen A. Seeded Growth of Titania Colloids with Refractive Index Tunability and Fluorophore-Free Luminescence // Langmuir. 2011. V. 27. N. 5. P. 1626-1634.

167. Sanchez-Monjaras T., Gorokhovsky A.V., Escalante-Garcia J.I. Molten Salt Synthesis and Characterization of Potassium Polytitanate Ceramic Precursors with Varied Ti02/K20 Molar Ratios // J. Am. Ceram. Soc. 2001. V. 91. N. 9. P. 3058-3065.

168. Kurth D.G., Lehmann P., Lesser C. Engineering the surface chemical properties of semiconductor nanoparticles: surfactant-encapsulated CdTe-clusters // Chem. Commun. 2000. N. 11. P. 949-950.

169. Nakato T., Yamashita Y., and Kuroda K. Mesophase of colloidally dispersed nanosheets prepared by exfoliation of layered titanate and niobate // Thin Solid Films. 2006. V. 495. N. 1-2. P. 24-28.

170. Fukuda K., Kato H., Sato J., Sugimoto W., and Takasu Y. Swelling, intercalation, and exfoliation behavior of layered ruthenate derived from layered potassium ruthenate // J. Solid State Chem. 2009. V. 189. N. 11. P. 2997-3002.

171. Xue B., Li H., Zhang L., Peng J. Electrochromicproperties of self-assembled nanoparticle multilayer films // Thin Solid Films. 2010. V. 518. N. 21. P. 61076112.

172. Ogawa M., Ide Y. Preparation and some properties of organically modifiedlayeredalkalititanates with alkylmethoxysilanes // J.Colloid Interface Sci. 2006. V. 296. N. 1. P.141-149.

173. Besseling R. Master Thesis: Exfoliated Nanosheets from Lepidocrocite Type Layered Titanates. Ensched: University of Twente. 2009. 68 p.

174. Murata K., Tanaka H. Surface-wetting effects on the liquid-liquid transition of a single-component molecular liquid // Nature Communications. 2010. V. 1. N. 16. P.l-9.

175. Christodoulides D.N., Choon Khoo I., Salamo G.J., Stegeman G.I.,Van Stryland E.W. Nonlinear refraction and absorption: mechanisms and magnitudes // Adv. Opt. Photon. 2010. V. 2. N. 1. P. 60-200.

176. Танеев P.A., Ряснянский A.M., Степанов A.JI., Усманов Т. Нелинейное поглощение в диэлектрических слоях, содержащих наночастицы меди // ФТТ. 2003. Т. 45. №. 7. С. 1292-1296.

177. Toroghi S., Kik P.G. Cascaded plasmonic metamaterials for phase-controlled enhancement of nonlinear absorption and refraction // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. N. 4. P. 045432:1-7.

178. Iliopoulos K., Kalogerakis G., Vernardou D., Katsarakis N., Koudoumas E., Couris S. Nonlinear optical response of titanium oxide nanostructured thin films // Thin Solid Films. 2009. V. 518. N. 4. P. 1174-1176.

179. Ganeev R. A., Suzuki M., Baba M., Ichihara M., Kuroda H. Low- and highorder nonlinear optical properties of BaTi03 and SrTi03 nanoparticles // JOSA. 2008. V. 25. N. 3. P. 325-333.

180. Михеев О.П., Сидоров А.И. Оптическая нелинейность наночастиц широкозонных полупроодников и изоляторов в видимой и ближней ИК области спектра // ЖТФ. 2004. Т. 74. №. 6. Р.77-82.

181. Irimpan L., Deepthy A., Krishnan В., Nampoori V.P.N, and Radhakrishnan P. Nonlinear optical characteristics of self-assembled films of ZnO // App. Phys. B. 2008. V. 90. N. 3. P. 547-556.

182. Feng M., Zhan H., Miao L. Facile solubilization of titanate nanobelts for nonlinear optical investigations // Nanotechnology. 2010. V. 21. N. 18.

183. Gratzel M. Dye-sensitized solar cells // J. Photochem. Photobiol. C: Photochemistry Reviews. 2003. V. 4. N. 2. P. 145-153.

184. Choy J.T., Bradley J.D., Deotare P.B., Burgess I.B., Evans C.C., Mazur E., Loncar M. Integrated Ti02 resonators for visible photonics // Opt. Lett. 2012. V. 37. N. 4. P. 539-541.

185. Subramania G., Lee Y.-J., Fischer A.J., Koleske D.D. Log-Pile Ti02 Photonic Crystal for Light Control at Near-UV and Visible Wavelengths // Adv. Mat. 2009. V. 22. N. 4. P. 487-491.

186. Furuhashi M., Fujiwara M., Ohshiro Т., Tsutsui M., Matsubara K., Taniguchi M., Takeuchi S., Kawai T. Development of microfabricated Ti02 channel waveguides // AIP Advances. 2011. V. 1. N. 3. P. 032102:1-5.

187. Танеев P. А., Усманов Т. Нелинейно-оптические характеристики различных сред// Квантовая электрон. 2007. Т. 37. N. 7. С. 605-622.

188. Chappie Р.В., Staromlynska J., McDuff R.G. Z-scan studies in the thin- and the thick-sample limits // J. Opt. Soc. Am. B. 1994. V. 11. N. 6. P. 975-982.

189. Van Stryland E. W., Sheik-Bahae M. Z-Scan Measurements of Optical Nonlinearities // Characterization Techniques and Tabulations for Organic Nonlinear Materials. 1998. V.18. N. 3. P. 655-692.

190. Wang J., Sheik-Bahae M., Said A.A., Hagan D.J., Van Stryland E.W. Time-resolved Z-scan measurements of optical nonlinearities // J. Opt. Soc. Am B. 1994. V. 11. N. 6. P. 1009-1013.

191. Yin M., Li H.P., Tang S.H., Ji W. Determination of nonlinear absorption and refraction by single Z-scanmethod // App. Phys. B. 2000. V. 70. N. 4. P. 587591.

192. Wei J., Xiao M. A Z-scan model for optical nonlinear nanometric films // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. V. 10. N. 11. P. 115102-115108.

193. Sheik-Bahae M., Said A. A., Wei T.-H., Hagan D. J.,Stryland E. W. Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam // J.Quantum Electron. 1990. V. 26. N. 4. P. 760-769.

194. Samos M., Samos A., Luther-Davies В., Reisch H., Scherf U. Saturable absorption in poly(indenofluorene): a picket-fence polymer // Opt. Lett. 1998. V. 23. N. 16. P. 1295-1297.212. "http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/nk/Oxides/Gif/tio2.gif.".

195. Zimnyakov D.A., Isaeva E.A. Resonance effects in multiple scattering and absorption of laser light in granular random media: partial bleaching and expressed speckle formation // Proc. SPIE. 2011. V. 8338. P. 83380X:l-9.

196. Зимняков Д.А., Исаева E.A., Исаева A.A. Эффект Христиансена в дисперсных системах с резонансным поглощением // Квантовая электрон. 2012. Т. 42. №. 1.С. 82-86.

197. Zimnyakov D.A., Gorokhovsky A.V., Tret'yachenko E.V., Ushakova O.V., Isaeva E.A., Isaeva A.A. Surface mode induced extinction of potassium titanate nanoplatelets // Opt. Mater. 2012. V. 34. N 11. P. 1865-1868.