ИОФ РАН
Обнаружение эффекта Фано в чистом наноалмазе, терминированном водородом
Пресс-релиз публикации: Kudryavtsev O.S., Bagramov R.H., Satanin A.M., Shiryaev A.A., Lebedev O.I., Romshin A.M., Pasternak D.G., Nikolaev A.V., Filonenko V.P., Vlasov I.I. «Fano-type Effect in Hydrogen-Terminated Pure Nanodiamond»; Nano Letters. – 2022, – Vol. 22, No. 7, – P. 2589-2594 DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04887
Впервые в ИК-спектрах поглощения алмазных наночастиц, терминированных водородом, обнаружен узкий пик прозрачности на частоте 1328 см-1 (Рис. 1). Исследуемые наноалмазы размером менее 30 нм синтезированы при высоком давлении и высокой температуре из адамантана в Институте физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН. Необычный для чистого алмаза пик прозрачности мы связываем с деструктивной интерференцией Фано типа между фононами алмазной решетки и свободными носителями заряда, возникающими в приповерхностном слое терминированного водородом наноалмаза. Деструктивная интерференция объясняется моделью двух связанных осцилляторов, один из которых взаимодействует с внешним электромагнитным полем (Рис. 2). Показано, что параметры пика прозрачности (положение и ширина) зависят от концентрации свободного заряда в алмазе. Полученные в работе результаты открывают новую страницу в изучении физики резонансов Фано в нелегированных полупроводниках, демонстрируют возможность оптической характеризации проводимости наводороженного алмаза, предлагают новую оптически активную среду с индуцируемой прозрачностью в ИК диапазоне.
Пресс-релиз подготовили: зав. лаб. Углеродной нанофотоники ОСПЯ ЦЕНИ ИОФ РАН, кандидат физико-математических наук Власов Игорь Иванович, м.н.с. лаборатории Углеродной нанофотоники ОСПЯ ЦЕНИ ИОФ РАН Кудрявцев Олег Сергеевич.
Рис. 1. Профиль провала поглощения: точки – экспериментальные значения, сплошная линия – аппроксимация. Фоновое поглощение, интерполированное линейной функцией в диапазоне частот от 1200 до 1600 см-1, было вычтено (Источник: Kudryavtsev O.S., Bagramov R.H., Satanin A.M., Shiryaev A.A., Lebedev O.I., Romshin A.M., Pasternak D.G., Nikolaev A.V., Filonenko V.P., Vlasov I.I. «Fano-type Effect in Hydrogen-Terminated Pure Nanodiamond»; Nano Letters. – 2022, – Vol. 22, No. 7, – P. 2589-2594 DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04887)
Рис. 2. Качественная картина фонон-дырочной интерференции в наноалмазе с терминированной водородом поверхностью. Показаны два режима возбуждения осцилляторов внешним электромагнитным полем E: а) для несвязанных между собой осцилляторов Лоренцев профиль поглощения света обусловлен возбуждением дырочного осциллятора, а фононный осциллятор остается «темным», (б) при наличии связи между осцилляторами фононный осциллятор компенсирует диссипативные потери дырочного осциллятора в узком диапазоне частот вблизи частоты оптического фонона, вызывая узкий провал в поглощении света. (Источник: Kudryavtsev O.S., Bagramov R.H., Satanin A.M., Shiryaev A.A., Lebedev O.I., Romshin A.M., Pasternak D.G., Nikolaev A.V., Filonenko V.P., Vlasov I.I. «Fano-type Effect in Hydrogen-Terminated Pure Nanodiamond»; Nano Letters. – 2022, – Vol. 22, No. 7, – P. 2589-2594 DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04887)