| Περίληψη: | Με την ανάπτυξη των λέιζερ και την εξέλιξη της τεχνολογίας, κατέστη δυνατή η λεπτομερής διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων φωτός-ύλης. Με την διεξαγωγή των πρώτων πειραμάτων με ακτινοβολίες λέιζερ, διαπιστώθηκε ότι όταν η ύλη διεγείρεται με ακτινοβολίες υψηλών εντάσεων, λαμβάνουν χώρα φαινόμενα τα οποία εξαρτώνται από την ένταση της ακτινοβολίας, όπως για παράδειγμα η γένεση νέων συχνοτήτων. Έτσι, πολύ γρήγορα αναπτύχθηκε ένας νέος κλάδος για τη μελέτη των φαινομένων αυτών, ο κλάδος της μη γραμμικής οπτικής. Τα φαινόμενα που μελετά η μη γραμμική οπτική, είναι φαινόμενα τα οποία εκδηλώνονται σε μεγάλες εντάσεις, εντάσεις στις οποίες το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο γίνεται συγκρίσιμο με αυτό που συγκρατεί τα ηλεκτρόνια στο άτομο. Και σημαντικό είναι να τονισθεί ότι, αν και στις περισσότερες φορές το αν εξαρτάται ένα φαινόμενο από την ένταση της διεγείρουσας ακτινοβολίας αποτελεί το κριτήριο για το αν το φαινόμενο αποτελεί κομμάτι της μη γραμμικής οπτικής απόκρισης, εντούτοις υπάρχουν και μη γραμμικά φαινόμενα τα οποία εξαρτώνται από την πυκνότητα ενέργειας της ακτινοβολίας. Τα φαινόμενα αυτά συνδέονται κυρίως με τη διάρκεια των παλμών, και συνήθως συνοδεύονται από απορρόφηση ακτινοβολίας.
Παράλληλα, η ανάπτυξη παλμικών λέιζερ έδωσε τη δυνατότητα στο να αναπτυχθούν φασματοσκοπικές τεχνικές, οι οποίες θα μπορούσε να πει κανείς ότι λειτουργούν σαν φωτογραφική μηχανή, συλλαμβάνοντας στιγμιότυπα εξαιρετικά μικρά σε χρονική διάρκεια, με διακριτική ικανότητα ίση με τη διάρκεια των παλμών λέιζερ, δίνοντας σημαντικές πληροφορίες οι οποίες οδηγούν στη βαθύτερη κατανόηση της απόκρισης της ύλης κατά τις πρώτες στιγμές της διέγερσης από μια δέσμη φωτονίων, καθώς και των μηχανισμών μέσω των οποίων λαμβάνει χώρα η αποκατάσταση.
Υλικά με σημαντική μη γραμμική απόκριση βρίσκουν ήδη εφαρμογές στους τομείς της φωτονικής και την οπτό-ηλεκτρονικής. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οπτικοί περιοριστές για την προστασία ευαίσθητων ανιχνευτών και διατάξεων υψηλού κόστους από δέσμες λέιζερ υψηλής έντασης, ενώ επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οπτικοί διακόπτες και οπτικές δίοδοι, με το πλεονέκτημα στην περίπτωση αυτή να είναι ότι δε θα χρειάζεται μετατροπή του οπτικού σήματος σε ηλεκτρονικό, διαδικασία η οποία είναι ανεπιθύμητη λόγω της καθυστέρησης που επάγει στην διάδοση μια πληροφορίας.
Επίσης, υλικά που εμφανίζουν υπερβραχεία ηλεκτρονιακή απόκριση, έχουν ελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για τη χρησιμοποίησή τους σε μια πληθώρα καίριων τεχνολογικών εφαρμογών, με το ενδιαφέρον πλέον να εστιάζεται σε νανοσωματίδια ημιαγωγών, αφού στην περίπτωση που οι διαστάσεις της ύλης περιορίζονται στην κλίμακα των μερικών νανομέτρων, τα υλικά εμφανίζουν μοναδικές ιδιότητες, που είναι εντελώς διαφορετικές από τις αντίστοιχες που επιδεικνύουν σε μακροσκοπικές διαστάσεις (bulk material).
Στην εργασία αυτή, μελετήθηκε εκτενώς η μη γραμμική οπτική απόκριση τρίτης τάξης παραγώγων του γραφενίου, όπως του οξειδίου του γραφενίου και του φθοριωμένου γραφενίου. Τα υλικά αυτά επιλέχθηκαν διότι τις τελευταίες δύο δεκαετίες, αλλότροπες μορφές άνθρακα, όπως τα φουλλερένια (0-D) και οι νανοσωλήνες άνθρακα (1-D) βρέθηκε να εμφανίζουν σημαντική μη γραμμική απορρόφηση, και οπτικό περιορισμό, και θα είχε ιδιαίτερο ενδιαφέρον μια μελέτη διδιάστατων (2-D) υλικών με βάση τον άνθρακα.
Μελετήθηκαν επίσης οι μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες τρίτης τάξης μερικών πρόσφατα συντεθειμένων π-συζυγιακών αζοβενζολικών παραγώγων. Τα αζοβενζόλια, τα οποία εμφανίζουν στέρεο-ισομερισμό, έχουν μελετηθεί εκτενώς την τελευταία δεκαετία, και έχει βρεθεί να εμφανίζουν ιδιαίτερα υψηλή μη γραμμική οπτική απόκριση. Σκοπός της μελέτης ήταν να μελετηθεί η επίδραση του μήκους συζυγίας και της μεταφοράς φορτίου στη μη γραμμική οπτική απόκριση των συμμετρικών αζοβενζολικών παραγώγων, καθώς επίσης και επίσης να διερευνηθεί η συνεισφορά του κάθε ισομερούς (cis/trans) στη μη γραμμικότητα.
Ένα σημαντικό μέρος της εργασίας αφιερώθηκε στη συστηματική μελέτη των μη γραμμικών οπτικών ιδιοτήτων και της υπερταχείας δυναμικής απόκρισης νανοσωματιδίων μαγκεμίτη (γ-Fe2O3). Στη βιβλιογραφία υπάρχουν αναφορές για τις γραμμικές και μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες νανοσωματιδίων γ-Fe2O3, όμως συστηματική μελέτη της επίδρασης του μεγέθους στη μη γραμμική οπτική απόκριση τρίτης τάξης δεν έχει αναφερθεί έως τώρα. Παράλληλα, ενδιαφέρον παρουσιάζει και η μελέτη της επίδραση του μεγέθους στην υπερταχεία δυναμική φωτό-απόκριση, διότι μπορεί να δώσει χρήσιμές πληροφορίες για την επανασύνδεση των φορέων και πως αυτή επηρεάζεται όταν περιορίζεται το μέγεθος των ημιαγώγιμων νανοσωματιδίων. Η γνώση αυτή μπορεί επίσης να δώσει πολύτιμές πληροφορίες για την κατανόηση των μηχανισμών που οδηγούν στη μη γραμμική οπτική απόκριση.
Τέλος, μελετήθηκε η υπερταχεία δυναμική απόκριση τριών διαφορετικών ψηφίδων άνθρακα (carbon dots). Τα εν λόγω νάνο-υλικά αποτελούν αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας από την πρώτη στιγμή της (πρόσφατης) ανακάλυψής τους, κυρίως λόγω του έντονου φθορισμού που εμφανίζουν, ενώ πολύ πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι εμφανίζουν και ενδιαφέρουσες μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες. Υπό αυτό το πρίσμα, η συστηματική μελέτη της δυναμικής απόκρισής τους παρουσιάζει ενδιαφέρον, διότι θα δώσει πληροφορίες για τους μηχανισμούς αποκατάστασης του φορτίου, πληροφορίες σημαντικές για διάφορες εφαρμογές (φωτοβολταϊκή δράση, μη γραμμική οπτική απόκριση κ.α.).
|
|---|
