Ova stranica koristi kolačiće (cookies) kako bi osigurala bolje korisničko iskustvo.
Više informacija možete pronaći u Izjavi o kolačićima.
Ultrabrza plazmonska dinamika u sendviču alkalijskih metala i 2D materijala
Naši kolege Dino Novko, Marin Petrović i Marko Kralj, u sklopu suradnje s kolegama iz Japana (Kyoto University, Toyota Physical and Chemical Research Institute, Open University of Japan), objavili su rad u časopisu ACS Photonics o ultrabrzoj vremenskoj dinamici višepolnog plazmona u heterostruturi baziranoj na 2D materijalima.
Ultrafast Plasmonic Response Ensured by Atomic Scale Confinement
Shunsuke Tanaka, Tatsuya Yoshida, Kazuya Watanabe, Yoshiyasu Matsumoto, Tomokazu Yasuike, Dino Novko, Marin Petrović, and Marko Kralj, ACS Photonics 9 (3), 837–845 (2022).
DOI: https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c01454
U radu objavljenom 2020. godine u časopisu Physical Review Letters (http://www.ifs.hr/news/science-news/markoprl2020/) naši kolege Marin Petrović i Marko Kralj su istraživali promjenu optičke refleksivnosti za specijalnu arhitekturu dvosloja alkalijskih atoma, gdje je interkalacijom i adsorpcijom tih atoma formirana struktura u kojoj je prethodno sintetiziran epitaksijalni 2D materijal “usendvičen” između dva sloja alkalija. Za te sisteme opažena je jaka apsorpcijska vrpca u vidljivom dijelu spektra koja potječe od višepolnog plazmona i njegovog direktnog vezanja na vanjsku elektromagnetsku pobudu.
Slika 1. (a) Shematski prikaz uzorka i pumpa-proba eksperimenta. (b) Vremenski razlučive krivulje promjena refleksivnosti Cs/Gr/Cs/Ir(111) uzorka za nekoliko naznačenih različitih energija probnog pulsa. Umetak je uvećani dio dijela spektra koji pokazuje da je ovisno o energiji probnom pulsa, oscilacija spektra u suprotnoj fazi. (c) Nelinearna ovisnost amplitude refleksivnosti o snazi probnog pulsa
U ovoj najnovijoj studiji, proširujući suradnju s kolegama iz Japana (Kyoto University, Toyota Physical and Chemical Research Institute, Open University of Japan), istražena je vremenska dinamika tog sustava. Pokazalo se da nakon rezonantne optičke pobude u svega nekoliko desetaka femtosekundi (20-70 fs) dolazi do tranzijentne relaksacije pobuđenog plazmona u refleksijskim spektrima (Slika 1). Takvo ponašanje je pripisano lokalizaciji višepolnog plazmona dominantno unutar vanjskog alkalijskog sloja. Iz istog razloga, opažena je i jaka nelinearnost pobuđenog sustava u pumpa-proba eksperimentima. Osim toga, lokalizirana pobuda netermički aktivira koherentne površinske fonone sustava, što se dodatno očituje u modulaciji plazmonske relaksacije u THz frekvencijskom području (Slika 2).
Slika 2. (a) 2D plot signala refleksivnosti u pumpa-proba eksperimentu za Cs/Gr/Cs/Ir(111). Prikazuje se dio za kašnjenja u pulsevima većim od 0.2 ps kako bi se naglasile oscilacije signala zbog koherentnih fonona. (b) Vezani 2D plot Fourier transformiranih spektara iz (a). (c) Tri odgovarajuća fononska moda u THz području frekvencija dobivena pomoću DFT izračuna.
Ova nova otkrića pokazuju da višeslojna arhitektura u kojoj 2D materijali omogućuju oštro razdvajanje, odnosno kvantnu lokalizaciju plazmona unutar atomski tankog sloja, vodi na nove efekte od značaja za sustave površinskih plazmon-polaritona. Nove značajke poput ultrabrzog optičkog odgovora od značaja su za primjene u fotonici, optoelektronici i fotokatalizi.