Virsmas plazmonu rezonanses uzlabota gaismas pastiprināšana un modulēšana organiskajās plānās kārtiņās (2020.-2022.)

Projekta vadītājs: Dr. Phys. Aivars Vembris

Projekta galvenais izpildītājs:

Kopējais finansējums: 300 000 EUR

Izpildes termiņš (gadi): 2020-2022

LZP FLPP Nr. lzp-2019/1-0441

Organiskajiem savienojumiem ir liels potenciāls gaismas pastiprināšanā un modulācijā sensoru (laboratorijas mikroshēmā, gāzes sensors) vai sakaru (gaismas avots, gaismas moduļi) jomā. Bet tas joprojām atrodas komercializācijas virzienā organisko savienojumu zemās stabilitātes vai efektivitātes, vai struktūras lieluma dēļ. Metāla nanodaļiņu vai nanostruktūru ieviešana organiskajā materiālā ir viens no iespējamiem risinājumiem iepriekš minētajām problēmām. Metāla nanostruktūru virsmas plazmas rezonanse uzlabo organisko savienojumu gaismas emisiju un modulācijas efektivitāti un var palielināt sistēmas jutīgumu. Šis fundamentālais projekts ir veltīts jaunu organisko savienojumu / metālu nanodaļiņu vai nanostruktūru sistēmu izstrādei un izpētei, lai uzlabotu, gaismas pastiprināšanas un modulācijas, īpašības sarkanā un infrasarkanā spektrālajā reģionā. Projekts ilgs trīs gadus, kura laikā pirmajā gadā tiks veikta metāla nanodaļiņu sintēze un metālu nanostrukturēšana. Organisko savienojumu / nanodaļiņu sistēmu sagatavošanai tiks izvēlētas vispiemērotākās nanodaļiņas/nanostruktūras. Sistēmas tiks vērtētas pēc optisko īpašību mērījumiem. Labākās no sistēmām tiks izmantotas, lai izmērītu gaismas pastiprināšanas vai modulācijas īpašības. Iegūtās zināšanas par metāla nanodaļiņu / nanostruktūru un organisko savienojumu mijiedarbību būs viens no projekta rezultātiem.


Jaunumi par projektu

30.06.2021

1. Manuskripta sagatavošana ar nosaukumu Light amplification by silver nanoparticles surface plasmon resonance” dalībai konferencē “Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics” 2021. Varšava, Polija.

2. Tika veikti fotoluminiscences kvantu iznākuma, emisijas un ierosmes spektru, luminiscences kinētikas mērījumi sistēmā “luminophore DWK-1-TB/ sudraba nanodaļiņas” atkarībā no nanodaļiņu koncentrācijas un virsmas plazmonas rezonanses spektra diapazona šķīdumā un plānās kārtiņās, izmantojot Edinburgh Instruments fotoluminiscences spektrometru. FLS1000.

3. Starpposma projekta atskaites rakstīšana.


31.03.2021

1. Tiek iesniegtas tēzes ar nosaukumu “Light amplification by silver nanoparticles surface plasmon resonance” dalībai konferencē META 2021, the  International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics, Polijā, Varšavā, 20-23 jūlijā.

2. Rezultāti tiek prezentēti divās konferencēs:

  • R. Sīlis, J. Miķelsone, A. Vembris, “Organisko pusvadītāju luminiscences pastiprināšana ar sudraba nanodaļiņu virsmas plazmonu rezonansi”, Latvijas Universitātes Cietvielu Fizikas institūta 37. zinātniskā konference, Rīga, Latvija,2021, 23. - 25. Februāris, tēžu grāmatā lpp. 29.
  • Silis Raivis, Mikelsone Jelena, Vembris Aivars, “Enhancement of organic compounds luminescence by surface plasmon resonance”, DOC-2021, 17th international young scientist conference, Riga, Latvija, 2021, 15-16 aprīlis, tēžu grāmata lpp. 21.

3. Notiek fotoluminiscences kvantu iznākuma, emisijas un ierosmes spektru, luminiscences dzīveslaika mērījumi uz Edinburgh Instruments fotoluminiscences spektrometra FLS1000 sistēmā  luminofors DWK-1-TB/sudraba nanodaļiņas.

4. Notiek mēģinājumi izveidot DWK-1-TB/nanodaļiņas sistēmas plānās kārtiņas.

5. Veikti polarizācijas-atkarīgi Z-scan mērījumi nanodaļiņām organiskā šķīdinātājā, lai pētītu galvenos mehānismus, kas izraisa gaismas laušanas koeficienta izmaiņas.

6. Uzsākti Z-scan mērījumi DMABI/sudraba nanodaļiņu maisījumam organiskajā šķīdinātājā, lai pētītu nanodaļiņu un organisko krāsvielu mijiedarbību.


30.12.2020

1. Tiek strādāts pie uzlabojumiem, lai  nanodaļiņu pārnešana organiskajā vidē notikt efektīvāk un ar lielāku atkārtojamību.

2. Uzsākti Z-scan mērījumi nanodaļiņām organiskajā šķīdinātājā.

3. Ierobežota klātienes darba apstākļos Covid-19 pandēmijas dēļ, tiek aktīvi pētīta literatūra, notiek datu apstrāde, analīze un publikācijas rakstīšana.


30.09.2020

1. Notiek sintezētu nanodaļiņu pārnešana organiskajā vidē ar divām metodēm -  izmantojot ultraskaņu un nomainot nanodaļiņas apvalku.

2. Notiek fotoluminiscences kvantu iznākuma, emisijas un ierosmes spektru, luminiscences dzīveslaika mērījumi uz Edinburgh Instruments fotoluminiscences spektrometra FLS1000 sudraba nanodaļiņu ūdens šķīdumā un sistēmā  luminofors DWK-1-TB/sudraba nanodaļiņas.

3. Tiek turpināti Z-scan spektrālie mērījumi diapazonā no 500 līdz 700 nm, kur prizmatiskām sudraba nanodaļiņām ūdens šķīdumā ir novērojami absorbcijas piesātināšanās un reversīvā absorbcijas piesātināšanās. Lai pētītu korelācijas starp nanodaļiņu lineāro absorbciju un nelineārajām īpašībām, tiek mērītas dažāda lieluma prizmatiskās sudraba nanodaļiņas.


30.06.2020

1. Tiek strādāts pie prizmatisku nanodaļiņu sintēzes uzlabošanas, galvenokārt pie sintēzes atkārtojamības.

2. Tiek iesniegtas tēzes ar nosaukumu “Light amplification by silver nanoparticles surface plasmon resonance” dalībai konferencē META 2020, the  International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics, Polijā, Varšavā, 20-23 jūlijā, 2020. Konference tiek atcelta Covid-19 pandēmijas dēļ.

3. Tiek sintizētas nanodaļiņas ar divām citām metodēm – iegūtas nanolodītes ar nātrija citrāta apvalku un nanodaļiņas ar cetiltrimetilamonija bromīda apvalku.

4. Prizmatiskas nanodaļiņas veiksmīgi tiek pārnestas dihlormetāma / PMMA sistēmā

5. Uzsākti Z-scan eksperimenti prizmatiskajām sudraba nanodaļiņām ūdens šķīdumā, lai pētītu Kerra un divu fotonu absorbcijas efektu spektrālās dispersijas.


31.03.2020

1. Tiek veikta prizmatisku nanodaļiņu sintēze ūdenī. Pētīta nanodaļiņus struktūra ar TEM.

2. Nanodaļiņas veiksmīgi tiek pārnestas no ūdens šķīduma heksānā.

3. Ierobežota klātienes darba apstākļos Covid-19 pandēmijas dēļ, tiek aktīvi pētīta literatūra