- Метод низкоэнергетической ионной имплантации (< 100 кэВ) является эффективным способом синтеза новых нелинейно-оптических метаматериалов на основе наночастиц благородных металлов в оптически-прозрачных средах (сапфир, силикатные стекла, ПММА, эпоксидная смола, ZnO, ITO, а-С). Размерные характеристики наночастиц (средний размер и распределение по размерам) определяются параметрами ионной имплантации (тип иона, ионная доза, энергия, плотность тока в ионном пучке) и температурой матрицы во время облучения.
- Разработанный метод лазерного отжига мощными наносекундными импульсами эксимерного лазера в спектральной области поглощения диэлектриков, содержащих МН, является эффективным способом модификации среднего размера и распределения по размерам наночастиц. Эффективность метода определяется длительностью лазерного облучения (количество приложенных импульсов), поглощательной способностью и температурой плавления металла и матрицы. Проведение последовательного лазерного и термического отжига приводит к сужению функции распределения наночастиц по размерам.
- Ионная имплантация в вязкотекучий полимер является новым методом синтеза благородных металлов в органической матрице, который позволяет достигнуть высоких значений фактора заполнения металлом и уменьшить карбонизацию полимера, что определяет сильное плазмонное поглощение в металл-полимерном метаматериале.
- Композиционные метаматериалы с ионно-синтезированными МН проявляют нелинейно-оптические эффекты самовоздействия (рефракции), нелинейного поглощения и оптического ограничения вдали от области поверхностного плазмонного поглощения (в ультрафиолетовой и ближней ИК спектральных областях).
- В силикатных стёклах с наночастицами меди возникает нелинейно-оптический эффект одновременного проявления различных по знаку двухфотонного и насыщенного поглощений при пикосекундном лазерном облучении на длине волны вблизи плазмонного резонансного поглощения наночастиц. Механизмы нелинейного поглощения зависят от интенсивности лазерного излучения.
- Новые композиционные фотонные метаматериалы с ионно-синтезированными наночастицами благородных металлов характеризуются рекордными на сегодняшний день значениями нелинейной восприимчивости третьего порядка (%(3) ~ 10-7 -10-10 ед. СГСЕ) при пикосекундных временах лазерного воздействия среди известных материалов с МН.
- Новый оптически сенсорный метаматериал на основе наночастиц иттрия, который позволяет контролировать содержание водорода в окружающей атмосфере. При низких давлениях водорода из частиц иттрия формируются металлические наночастицы дигидрида иттрия YH2, которые проявляют плазмонное поглощение. Увеличение давления водорода ведёт к трансформации наночастиц YH2 в диэлектрические YH3-X (х < 1), при этом плазмонный резонанс исчезает. Изменение оптических спектров поглощения наночастиц гидрогенизированного иттрия носит обратимый характер и определяется переходом металл-диэлектрик.
2.Stepanov A.L. An optical study of silver particles fabricated by ion implantation in a silicon polymer / A.L.Stepanov, R.I.Khaibullin, I.B.Khaibullin // Phil. Mag. Lett.-1998.- V.77.- P.261-266.
3.Stepanov A.L. Reflectance of dielectric layers containing metal nanoparticles formed by ion implantation / A.L.Stepanov, D.E.Hole, P.D.Townsend // J. Non-Cryst. Solids.- 1999.- V.244.- P.275-279.
4.Stepanov A.L. Formation of silver nanoparticles in soda-lime silicate glass by ion implantation near-room temperature / A.L.Stepanov, D.E.Hole, P.D.Townsend // J. Non-Cryst. Solids.- 1999.- V.260.- P.65-74.
5.Stepanov A.L. Modification of size distribution of ion implanted silver nanoparticles in sodium silicate glass using laser and thermal annealing / A.L.Stepanov, D.E.Hole, P.D.Townsend // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res.- 1999.- V.B49.- P.89-98.
6.Степанов А.Л. Оптическое отражение от диэлектрических слоев, содержащих металлические наночастицы, сформированные ионной имплантацией / А.Л.Степанов // Оптика и спектроскопия.- 2000.- V.89., №3.- С.444-449.
7.Stepanov A.L. Excimer laser annealing of glasses containing implanted metal nanoparticles / A.L.Stepanov, D.E.Hole, P.D.Townsend // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res.- 2000.- V.B166/167.- P.882-886.
8.Formation of the metal/polymer composites by ion implantation / A.L.Stepanov, S.N.Abdullin, V.Yu.Petukhov, Yu.N.Osin, R.I.Khaibullin, I.B.Khaibullin // Phil. Mag.- 2000.- V.B80.- P.23-28.
9.Synthesis of yttrium clusters / A.L.Stepanov, G.Bour, M.Gartz, Yu.N.Osin, A.Reinholdt, U.Kreibig // Vacuum.- 2001.- V.64.- P.9-14.
10.Взаимодействие мощных импульсов лазерного излучения со стеклами, содержащими имплантированные металлические наночастицы / А.Л.Степанов, В.Н.Попок, Д.Е.Холе // ФТТ.- 2001.- Т.43, №11.- C.2100-2106.
11.Large enhancement of the third order optical susceptibility in Cu-silica composites produced by low energy high current ion implantation / J.Olivares, J.Requejo-Isidro, R.del Coso, R.de Nalda, J.Solis, C.N.Afonso, A.L.Stepanov, D.Hole, P.D.Townsend, A.Naudon // J. Appl. Phys.- 2001.- V.90.- P.1064-1066.
12.Степанов А.Л. Оптическое пропускание диэлектрических слоев, содержащих неоднородно-распределенные по толщине образца металлические наночастицы / А.Л.Степанов // Оптика и спектроскопия- 2001.- Т.91, №4.- C.645-650.
13.Laser annealing of sapphire with implanted copper nanoparticles / A.L.Stepanov, U.Kreibig, D.E.Hole, R.I.Khaibullin, I.B.Khaibullin, V.N.Popok // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res.- 2001.- V.B178.- P.120-125.
14.Novel laser universal cluster ablation source - LUCAS / A.L.Stepanov, M.Gartz, G.Bour, A.Reinholdt, U.Kreibig // Vacuum.- 2002.- V.67.- P.223-227.
15.Stepanov A.L. Formation of metal nanoparticles in dielectrics by low energy ion implantation / A.L.Stepanov, D.E.Hole // in "Resent Research Development in Applied Physics V.5". Kuala, India: Transworld Research Network.- 2002.- P.1-26.
16.Stepanov A.L. Copper ion implantation and laser annealing of silica / A.L.Stepanov,. D.E.Hole, P.D.Townsend // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res.- 2002.-V.B191.- P.468-472.
17.Optical properties of polymethylmethacrilate with implanted silver nanoparticles / A.L.Stepanov,. V.N.Popok, I.B.Khaibullin, U.Kreibig // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res.- 2002.- V.B191.- P.473-477.
18.Stepanov A.L. Laser annealing of metal/dielectric nanocomposites formed by ion implantation / A.L.Stepanov, D.E.Hole // Phil. Mag. Lett.- 2002.- V.82.- P.149-155.
19.Stepanov A.L. Laser annealing of glasses with implanted metal nanoparticles / A.L.Stepanov // in. "Recent Res. Devel. Non-Crystalline Solids V.3". Kuala, India: Transworld Research Network, 2003.- P.177-198.
20.Нелинейное поглощение силикатных стекол допированных наночастицами меди в видимом диапазоне / Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский, А.Л.Степанов, Т.Усманов // Квантовая электроника.- 2003.- Т.33, №12.- С.1081-1084.
21.Нелинейно-оптические свойства композиционных материалов на основе диэлектрических слоев, содержащих наночастицы меди и серебра / Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский, А.Л.Степанов, М.К.Кодиров, Т.Усманов // Оптика и спектроскопия.- 2003.- T.95, №6.- С.1034-1042.
22.Stepanov A.L. Modification of implanted metal nanoparticles in the dielectrics by high-power laser pulses / A.L.Stepanov // Rev. Adv. Mater. Sci.- 2003.- V.4, No.2.-P.46-60.
23.Nonlinear optical properties of metal nanoparticles implanted in silicate glass / A.L.Stepanov, R.A.Ganeev, A.I.Ryasnyansky, T.Usmanov // Nucl. Instr. Meth. In Phys. Res.- 2003.- V.B206.- P.624-628.
24.Saturated absorption and nonlinear refraction of silicate glasses doped with silver nanoparticles at 532 nm / R.A.Ganeev, A.I.Ryasnyansky, A.L.Stepanov, T.Usmanov // Optical and Quantum Electronics.- 2004.- V.36.- P.949-960.
25.Stepanov A.L. Ion synthesis of metal nanoparticles in polymer / A.L.Stepanov // in "Recent Rec. Devel. Coll. Inter. Res., V.2". Kuala, India: Transworld Research Network.- 2004.- P.1-30.
26.Stepanov A.L. Nanostructuring of silicate glass under low energy Ag-ion implantation / A.L.Stepanov, V.N.Popok // Surf. Sci.- 2004.- V.566-568.- P.1250-
1254.
27.Применение ионной имплантации для синтеза наночастиц меди в оксиде цинка с целью создания новых нелинейно-оптических материалов / А.Л.Степанов, Р.И.Хайбуллин, Н.Канн, Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский, К.Бухал, С.Уюсал // Письма в ЖТФ.- 2004.- Т.30, №20.- С.8-16.
28.Stepanov A.L. Chapter 8. Optical extinction of metal nanoparticles synthesized in polymer by ion implantation / A.L.Stepanov // in. "Metal-Polymer nanocomposites" Danvers, USA: John Wiley & Sons., Inc.- 2004.- P.241-263.
29.Characterization of nonlinear optical parameters of copper- and silver-doped silicate glasses at X = 1064 nm / R.A.Ganeev, A.I.Ryasnyansky, A.L.Stepanov , T.Usmanov // Phys. Stat. Sol.- 2004.- V.B241.- P.935-944.
30.Saturated absorption and reverse saturated absorption of Cu:SiO2 at X=532 nm / R.A.Ganeev, A.I.Ryasnyansky, A.L.Stepanov, T.Usmanov // Phys. Stat. Sol.- 2004.-V.B241.- P.R1-R4.
31.Степанов А. Л. Оптические свойства металлических наночастиц, синтезированных в полимере методом ионной имплантации. (Обзор). / А.Л.Степанов // ЖТФ.- 2004.- Т.74, №2.- С.1-12.
32.Нелинейно-оптический отклик наночастиц серебра и меди в ближнем ультрафиолетовом спектральном диапазоне / Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский, А.Л.Степанов, Т.Усманов // ФТТ.- 2004.- Т.46, №2.- С.341-346.
33.Application of RZ-scan technique for investigation of nonlinear refraction of sapphire doped with Ag, Cu, and Au nanoparticles/ R.Ganeev, A.I.Ryasnyansky, A.L.Stepanov, C.Marques, R.C.da Silva, E.Alves // Opt. Comm.- 2005.- V.253.-P.205-213.
34.Nonlinear optical absorption of ZnO doped with copper nanoparticles in the picosecond and nanosecond pulse laser field / A.Ryasnyansky, B.Palpant, S.Debrus, R.Ganeev, N.Can, C.Buchal, S.Uysal, A.Stepanov // Appl. Opt.- 2005. V.44.-P.2839-2845.
35.Нелинейно-оптические свойства наночастиц золота, синтезированных в сапфире ионной имплантацией / А.Л.Степанов, C.Marques, E.Alves, R.C.da Silva, M.R.Silva, Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский, Т.Усманов // Письма ЖТФ.-2005.- Т.31, №16.- С.59-66.
36.Stepanov A.L. Fabrication ofmetal nanoparticles in sapphire by low-energy ion implantation / A.L.Stepanov, I.B.Khaibullin // Rev. Adv. Mater. Sci.- 2005.- V.9.-P.109-129.
37.Степанов А.Л. Ионный синтез наночастиц меди в сапфире и их модификация мощными импульсами эксимерного лазера (Обзор) / А.Л.Степанов // ЖТФ.-2005.- Т.75, №3.- С.1-14.
38.Stepanov A.L. Optical properties of metal nanoparticles formed by ion implantation and modified by laser annealing / A.L.Stepanov // in "Functional properties of nanostructured materials".- Dordrecht :Springer, The Netherlands.- 2006.- P.139- 160.
39.Nonlinear optical properties of copper nanoparticles synthesized in ITO matrix by ion implantation / A.I.Ryasnyansky, B.Palpant, S.Debrus, R.I.Khaibullin, A.L.Stepanov // J. Opt. Soc. Am. B.- 2006.- V.23.- P.1348-1353.
40.Ионный синтез и анализ оптических свойств наночастиц золота в матрице Al2O3 / А.Л.Степанов, C.Marques, E.Alves, R.C.da Silva, M.R.Silva, Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский // ЖТФ.- 2006.- Т.76.- №11.- С.79-87.
41.Исследование методом Z-сканирования по отражению нелинейно-оптических характеристик композиционных материалов на основе сапфира с наночастицами серебра, меди и золота / Р.А.Ганеев, А.И.Ряснянский, А.Л.Степанов, Т.Усманов, C.Marques, R.C.da Silva, E.Alves // Оптика и спектроскопия.- 2006.- Т.101.- №4.- С.654-662.
42.Optical nonlinearities of Au nanoparticles embedded in a zinc oxide matrix / A.I.Ryasnyansky, B.Palpant, S.Debrus, U.Pal, A.L.Stepanov // Opt. Comm.- 2007.-V.273.- P. 538-543.
43.Нелинейные оптические свойства наночастиц золота, диспергированных в различных оптически-прозрачных матрицах / А.И.Ряснянский, B.Palpant, S.Debrus, U.Pal., А.Л.Степанов // ФТТ.- 2009.- Т.51, №1.- С.52-56.
44.Stepanov A.L. Fabrication of metal nanoparticles in polymers by ion implantation / A.L.Stepanov // in "Nanostructured materials for advanced technological application".- Berlin :Springer Science.- 2009.- P.153-162.
45.Stepanov A.L. Chapter 2. Laser annealing of composite materials with metal nanoparticles / A.L.Stepanov // in "High-power and femtosecond lasers: properties, materials and applications".- New York, Nova Sci. Publ.- 2009. P.34-78.
46.Патент РФ № 2125286, Способ получения нелинейно-оптических материалов на полимерной основе / А.Л.Степанов, Р.И.Хайбуллин, С.Н.Абдуллин, И.Б.Хайбуллин; Казанский физ.-тех. ин-т.- приоритет от 10.06.1997.
47.Патент РФ № 2156490, Способ получения нелинейно-оптического материала / А.Л.Степанов, И.Б.Хайбуллин, П.Таунсенд, Д.Холе; Казанский физ.-тех. ин-т.-приоритет от 20.09.2000.