Двухфотонный спектрометр-микроскоп на основе фемтосекундного твердотельного лазера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат технических наук Семин, Сергей Владимирович

• Семин, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Семин, Сергей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ЛИНЕЙНОЙ И НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКОЙ МИКРОСКОПИИ

1.1 Современное состояние двухфотонной микроскопии

1.2 Принципы нелинейной оптики

1.3. Оптическая микроскопия

1.4. Конфокальная сканирующая микроскопия

1.5. Ближнепольная микроскопия

1.6. Многофотонная микроскопия

1.7. Оценка разрешающей способности микроскопа

1.8. Спектроскопия

1.9. Принципиальная схема спектрометрического прибора

1.11. Люминесцентная микроскопия - спектроскопия

1.12. Рамановская микроскопия - спектроскопия

1.13. Микроскопия сверхвысокого разрешения

1.14. Коммерческие микроскопы

ГЛАВА 2. ЛАБОРАТОРНЫЙ МАКЕТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И ЕГО АВТОМАТИЗАЦИЯ

2.1. Оптическая схема разработанной установки

2.2. Титан-сапфировый лазер

2.3. Автоматизация прибора

2.4.0писание среды разработки Lab View

2.5. Структура разработанного программного обеспечения

2.5 Л Настройка и контроль основных приборов

2.5.2.Проведение экспериментов и контроль их параметров

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКРОСТРУКТУР

3.1.Применение пептидных микро- и нанотрубок

3.2.Изготовление пептидных трубок

3.3. Определение разрешающей способности разработанной установки

3.4. Определение спектральной разрешающей способности разработанной

установки

3.5. Определение чувствительности, днамического диапазона и контраста изображений разработанной установки

3.6. Экспериментальное исследование параметров генерации второй оптической гармоники в образцах пептидных трубок

3.7. Исследование фазового перехода в пептидных трубках

3.8. Полупроводниковые структуры на основе оксида цинка

3.9. Экспериментальные исследование локальных люминесцентных

свойств полупроводниковых микроструктур на основе оксида цинка

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Двухфотонный спектрометр-микроскоп на основе фемтосекундного твердотельного лазера»

ВВЕДЕНИЕ

Тема диссертационной работы связана с разработкой прибора, позволяющего проводить экспериментальные исследования нелинейно-оптических свойств микро- и наноструктур различной природы и функциональности (полупроводниковых, сегнетоэлектрических, магнитных, органических) методом двухфотонной микроскопии.

Актуальность.

Двухфотонная микроскопия является частным случаем многофотонной микроскопии и находит широкое применение при изучении различных физических и биологических явлений и объектов. Данный метод диагностики материалов включает в себя такие методики, как генерация второй оптической гармоники (ГВГ или ВГ) и двухфотонная люминесценция (ДФЛ).

На сегодняшний день основное применение многофотонной микроскопии - биология. Это связано с тем, что данная методика позволяет увеличить контраст изображения и латеральную разрешающую способность, а также получать трехмерные изображения тканей за счет изменения фокусировки лазерного излучения, что оказывается возможным в связи с большой глубиной проникновения излучения на основной длине волны (7001000 нм) в биологические ткани (биологическое окно прозрачности).

Для исследования материалов методом двухфотонной микроскопии

разработаны коммерческие образцы двухфотонных микроскопов,

использующих конфокальную геометрию, повышающую контраст и

пространственное разрешение изображений. Такого рода приборы

присутствуют в модельном ряду компаний, занимающихся изготовлением

оптических микроскопов и комплектующих к ним, например Nikon

(A1RMP), Olympus (FV1000 МРЕ), CarlZeiss (LSM 510 NLO). Для

исследования твердотельных микроструктур (для микроэлектроники)

выпускаются конфокальные профилометры, однако эти приборы являются

однофотонными, и их функциональные возможности ограничены.

4

В исследовательских лабораториях коммерческие двухфотонные микроскопы могут быть использованы для получения изображений полупроводниковых и металлических наноструктур, а также доменной структуры в сегнетоэлектрических, магнитных и мультиферроидных материалах, в том числе наноразмерных пленках. Однако для полноценного анализа свойств неорганических твердотельных микро- и наноструктур функций микроскопов, ориентированных на биологические объекты, недостаточно. Это связано с особенностями генерации второй оптической гармоники и двухфотонной люминесценции в твердотельных микро- и нанострукутрах: ярко выраженный анизотропный двухфотонный отклик, существенные зависимости от углов падения и детектирования, необходимость использования большого рабочего расстояния в связи с наличием электродов и т.п.

Представленная диссертационная работа посвящена решению задачи разработки двухфотонного сканирующего микроскопа и соответствующего программного обеспечения, позволяющего проводить исследования линейно- и нелинейно-оптических свойств твердотельных микро- и наноструктур различной природы, находящих свое применение в микро- и оптоэлектронике, а также фотонике.

Цель работы - разработка и сборка макетного образца двухфотонного сканирующего микроскопа для исследования локальных линейно- и нелинейно оптических свойств твердотельных микро- и наноструктур, разработка программного обеспечения для автоматизации экспериментальных исследований, а также разработка программного обеспечения для проведения предварительного анализа полученных результатов

В соответствии с поставленной целью в работе определены основные задачи исследования:

- разработать схему экспериментальной установки повышенной функциональности, позволяющей проводить исследования локальных нелинейно-оптических свойств микро- и наноструктур;

- создать макет двухфотонного спектрометра-микроскопа;

- разработать программное обеспечение, позволяющее управлять разработанным прибором, а также получать двухфотонные изображения поверхности образца в различных режимах;

- провести тестовые экспериментальные исследования на макете экспериментальной установки, оценить параметры разработанного макета, а также измеряемые характеристики тестовых образцов.

Методы исследования, достоверность и обоснованность.

При исследовании нелинейно-оптических свойств микро- и наноструктур на основе твердотельных органических и полупроводниковых материалов были использованы методы генерации второй оптической гармоники и двухфотонной люминесценции.

При решении задач автоматизации экспериментальной установки и обработки экспериментальных данных были использованы современные программные средства, в том числе стандартные пакеты среды программирования LabView и программный пакет для построения графиков и обработки данных Microcal Origin.

Обоснованность и достоверность полученных результатов определяется соответствием результатов тестовых экспериментов с использованием разрабатываемого прибора результатам, полученным автором при помощи традиционных методик. Результаты и выводы диссертационной работы согласуются с экспериментальными и теоретическими данными, полученными ведущими зарубежными и российскими научными группами, а также с данными, предоставляемыми фирмами, работающими в данной области.

Научная новизна:

1. Разработанный действующий лабораторный макет двухфотонного сканирующего спектрометра-микроскопа позволил с пространственным латеральным разрешением 2 мкм получить двухфотонные «индикатрисы изображений» биологических и полупроводниковых микроструктур (изображения при различных углах падения и сбора оптического сигнала генерации второй гармоники и двухфотонной люминесценции), а также измерить компоненты нелинейной восприимчивости в кристаллических микротрубках диаметром до 1 мкм.

2. Разработаны методика и программное обеспечение для автоматического определения положения фокусирующей линзы по максиму интенсивности второй гармоники (автофокусировки нелинейно-оптического изображения).

3. На основе поляризационных измерений микроскопических изображений на длине волны второй гармоники измерены компоненты тензора нелинейной восприимчивости микротрубок дифенилаланина, определены диаграммы направленности излучения микротрубок.

4. Получены изображения микротрубок, претерпевших фазовый переход, на различных длинах волн двухфотонной люминесценции.

Практическая значимость. Разработанная установка позволяет эффективно проводить исследования локальных линейного и нелинейно-оптического откликов твердотельных микро- и наноструктур, определять величину локальной нелинейной восприимчивости, диаграммы направленности излучения. Разработанное программное обеспечение позволяет проводить широкий спектр автоматизированных исследований, недоступных в коммерческих установках в силу их конструктивных особенностей.

Часть работы выполнена в рамках выполнения госконтрактов по ФЦП

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития

7

научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы» с использованием оборудования ЦК Л «УНО «Электроника»» и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России». Часть работы выполнена в рамках грантов Российского фонда фундаментальных исследований и гранта нидерландского научного фонда ШШ. Макет двухфотонного спектрометра микроскопа используется в научном и учебном процессах кафедры физики конденсированного состояния факультета электроники МГТУ МИРЭА, а также при выполнении дипломного проектирования студентами факультета «Электроника».

Результаты, представленные в диссертационной работе, использованы при разработке опытного промышленного образца двухфотонного спектрометра-микроскопа в компании ООО «Авеста-проект».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Конструкция сканирующего двухфотонного микроскопа, позволяющая получать изображения микроструктур с пространственным латеральным разрешением 2 мкм при различных конфигурациях поляризации (поляризационные изображения), при различных углах возбуждения и детектирования (в том числе, изображения по диаграмме направленности), при длинах волн возбуждения и регистрации, находящихся в диапазоне от 360 до 1100 нм (нелинейно-оптические и люминесцентные изображения).

2. Программа, разработанная в среде ЬаЬУ1е\у для контроля основных функций сканирующего двухфотонного микроскопа, таких как управление 6-координатным гониометром (изменение положения образца по 4-м координатам, изменение углового положения детектора и образца), регистрация излучения ПЗС-матрицей и фотоэлектронным умножителем, контроль за рабочими параметрами лазера и спектрометра.

3. Программа для автоматической коррекции положения фокусирующей линзы (автофокусировка изображения) при перестройке длины волны излучения лазера по уровню сигнала.

4. Результаты исследования локальных спектральных и нелинейно-оптических свойств микроструктур оксида цинка. Изображение образца, полученное на длинах волн второй оптической гармоники и двухфотонной люминесценции (экситонной и примесной). Обнаружение пространственной неоднородности спектров экситонной люминесценции в сечении

микростержней оксида цинка.

5. Результаты исследования локальных спектральных и нелинейно-оптических свойств биологических микроструктур. Определение симметрии пептидных микротрубок, абсолютного значения нелинейной восприимчивости, температуры фазового перехода, обнаружение эффекта

сверхлюминесценции.

Личный вклад автора заключается в общей постановке целей и задач исследования, сборке макетного образца, разработке программного обеспечения для автоматизации экспериментальной установки, обработке и

анализе основных результатов.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка использованных источников, включающего 101 наименование. Объем диссертации насчитывает 124 страницы машинописного текста, включая 37 рисунков и 1 таблицу.

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, приведено обоснование актуальности темы исследования, дан обзор литературы по теме исследования; сформулирована физическая суть явлений, используемых в нелинейно-оптической микроскопии, рассмотрены примеры применения; сформулированы цель и задачи работы, приведены структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе описаны принципы современной микроскопии и спектроскопии, приводится обзор работ, посвященных разработке и применению экспериментальных установок, предназначенных для получения и построения нелинейно-оптических изображений твердотельных микрообъектов. Анализируются различные механизмы возникновения оптической второй гармоники, исследованы особенности применения указанных методик для исследования твердотельных структур. Описываются функции микроскопа, необходимые для получения полной информации об объекте, принципиально доступной при использовании методик генерации ВГ и ДФЛ, однако недоступные в коммерческих многофотонных микроскопах. Описаны основные характеристики микроскопа, в том числе разрешающая способность. Приведен обзор литературы по спектроскопическим микроскопическим методикам (люминесцентной и рамановской), а также по оптической микроскопии сверхвысокого разрешения.

Вторая глава является основной и посвящена описанию макета сканирующего двухфотонного микроскопа, описанию разработанного

программного обеспечения.

Третья глава посвящена обработке и анализу полученных экспериментальных данных. Приведены результаты тестирования разработанного прибора на примере двух типов микроструктур -биологических, на основе пептидных нанотрубок, и полупроводниковых, на основе оксида цинка. Описывается актуальность исследования образцов данного типа. Приводится описание методики изготовления образцов. Проводится оценка пространственной и спектральной разрешающей способности разработанной установки. Приводятся новые экспериментальные данные по структуре и свойствам исследованных объектов, полученных при помощи разработанного прибора.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, а также проводится краткое рассмотрение перспектив развития предложенной в работе конструкции установки и методики.

Основные материалы и результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийских и Международных конференциях: «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» 7-11 декабря 2009 г.; INTERMATIC - 2010, Материалы Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» 2010; MSCMP 2010, Chishinau, Moldova; Ph.D. Network Workshop, 2011 "Materials for Energy", Hollum, Ameland, Netherlands.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 статей - в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций, 4 публикации в материалах конференций.

Заключение диссертации по теме «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», Семин, Сергей Владимирович

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Семин С.В., Кудрявцев А.В., Мишина Е.Д. Автоматизированный двухфотонный сканирующий микроскоп// Приборы и техника эксперимента. 2012. Т. № 1.С. 1.

2. Семин С.В., Н.Э. Шерстюк, Е.Д. Мишина, К. Герман, JI. Кулюк,Т. Расинг, Пент JI-X. Картирование усиления двухфотонной люминесценции в микроструктурах оксида цинка// Физика и техника полупроводников. 2012.Т.46.№3,С.376-378

3. Hereida A., Bdikin I., Kopyl S., Mishina E., Semin S., Sigov A., German K., Bystrov V., Gracio J., Kholkin A.L. Temperature-driven phase transformation in self-assembled diphenylalanine peptide nanotubes //, J.Phys.D: Appl. Phys, 2010. T.43. С .462001.

4. Amdursky N., Beker P., Koren I., Bank-Srour В., Mishina E., Semin S„ Rasing Th., Rosenberg Yu., Barkay Z., Gazit E., and Rosenman G. Structural Transition in Peptide Nanotubes // Biomacromolecules.- 2011 ,-T. 12.- №4,- c. 13491354.

5. Rosemnan G., Beker P., Koren I., M. Yevnin, B. Bank-Srour, E. Mishina. Bioinspired peptide nanotubes: deposition technology, basic physics and nanotechnology applications// J. Pept. Sci. 2011.17. №2. P. 75-87.

6. Е.Д.Мишина, С.В.Семин, К.В.Швырков, А.В.Кудрявцев, НА.Ильин, Н.Э.Шерстюк Нелинейно-оптическая микроскопия и спектроскопия сегнетоэлектрических и мультиферроидных материалов // ФТТ. 2012. Т.54.В.5.С. 836-842.

7. Семин С.В., Герман К., Шерстюк Н.Э. Исследование спектров люминесценции нитевидных кристаллов оксида цинка//Сборник трудов международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» 7-11 декабря 2009 г., с. 64.

8. Семин С.В, Швырков КВ., Шерстюк Н.Э. Нелинейно-оптические свойства структур на основе пептидных нанотрубок // INTERMATIC - 2010, Материалы Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» 23 - 27 ноября 2010, с. 138.

9. Semin S., Mishina Е. and Rasing Т. Nonlinear-Optical properties of diphenylalanine peptide nanotubes// MSCMP 2010, Book of abstracts, Chishenau, Moldova

10. Semin S., Mishina E., van Etteger A. and Rasing T. Nonlinear-optical properties of diphenylalanine peptide tubes// Ph.D. Network Workshop, 19-24 June 2011 "Materials for Energy" d'AmelanderKaap, Hollum, Ameland, Netherlands

11. S.Semin, A. van Etteger, Th. Rasing, E.Mishina. Bio:Nanophotonics: highly brilliant tunable two-photon probes from self-organized peptide structures//FOM conference, 17-18 January 2012, Veldhoven, Netherlands

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена важная научно-техническая задача-разработка экспериментальной установки, позволяющей проводить исследования локальных нелинейно-оптических свойств органических и полупроводниковых материалов, а также микроструктур на основе этих материалов, разработка комплекса программ для проведения экспериментальных исследований и предварительного анализа полученных данных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Семин, Сергей Владимирович, 2012 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Svoboda К., Denk W., Kleinfeld D., Tank D. W. In vivo dendritic calcium dynamics in neocortical pyramidal neurons // Nature. 1997. 385. P. 161-165.

2. Svoboda K., Tank D. W., Denk W. Direct measurement of coupling between dendritic spines and shafts // Science. 1996.V.272. P. 716-719.

3. Ladewig Т., Kloppenburg P., Lalley P. M., Zipfel W. R„ Webb W. W., Keller B. U. Spatial profiles of store-dependent calcium release in motoneurones of the nucleus hypoglossus from newborn mouse //The Journal of physiology. 2003.V. 547. P. 775-87.

4. Bacskai B. J., Kajdasz S. Т., McLellan M. E., Games D., Seubert P., Schenk D., Hyman В. T. Non-Fc-mediated mechanisms are involved in clearance of amyloid-P in vivo by immunotherapy // The Journal of Neuroscience. 2002. V. 22. P. 78737878.

5. Gryczynski I., Szmacinski H., Lakowicz J.R.On the possibility of calcium imaging using Indo-1 with three-photon excitation // Photochem. Photobiol. 1995. 62. 804-808.

6. Dombeck D.A., Kasischke K. A., Vishwasrao H. D., Ingelsson M., Hyman B. Т., and Webb W. W. Uniform polarity microtubule assemblies imaged in native brain tissue by second-harmonic generation microscopy// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 100. P. 7081-7086.

7. Mertz J., Moreaux L. Second-harmonic generation by focused excitation of inhomogeneously distributed scatterers // Opt. Commun. 2001. V.196.P. 325-330.

8. Yelin D., Oron D., Korkotian E., Segal M., Silbergerg Y. Third-harmonic microscopy with a titanium-sapphire laser // Appl. Phys. B. 74, S97-S101

9. Sheppard C.J.R., Kompfner R. Resonant scanning optical microscope //Appl. Optics 1978. V. 17. P. 2879.

10. Pastirk I., Dela Cruz J., Walowicz K., Lozovoy V., Dantus M. Selective two-photon microscopy with shaped femtosecond pulses // Optics express. 2003. V.14. 1695.

11.. Walowicz K.A, Pastirk I., Lozovoy V.V., Dantus M. Multiphoton intrapulse interference. Control of multiphoton processes in condensed phases // J. Phys. Chem. A . 2002. V. 106. P. 9369.

12. Lozovoy V.V., Pastirk L, Walowicz K.A., Dantus M. Multiphoton intrapulse interference. Control of two- and three-photon laser induced fluorescence with shaped pulses // J. Chem. Phys. 2003. V. 118.P. 3187.

13. Dela Cruz J.M., Pastirk I., Lozovoy V.V., Walowicz K.A., Dantus. M. Multiphoton intrapulse interference. Probing microscopic chemical environments //J. Phys. Chem. A .2004. V.108. P. 53.

14. Larson D.R., Zipfel W.R., Williams R.M., Clark S.W., Bruchez M.P., Wise F.W., Webb W.W. Watersoluble quantum dots for multiphoton fluorescence imaging in vivo // Science. 2003. V. 300. P. 1434.

15. Vanden D.A., Yip W.T., Hu D.H., Fu D.K., Swager T.M., Barbara P.F. Discrete intensity jumps and intramolecular electronic energy transfer in the spectroscopy of single conjugated polymer molecules // Science. 1997. V. 277. P. 1074.

16. Xu C., Denk W. Two photon optical beam induced current imaging throught backside of integratedcircuits // Appl. Phys. Lett. 1997. V.71.P. 2578.

17. Osborn D.L., Leone S.R. Spectral and intensity dependence of spatially resolved two- photon conductivitydefects on a GaAsP photodiode // J. Appl. Phys. 2001. V. 89. P. 626-633.

18. Bozhevolnyi S. I., Maidykovski A., Vohnsen B., Zwiller V. Reflection second-harmonic microscopy of individual semiconductor microstructures //Journal of Applied Physics. 2001. V. 90. P. 6357.

19. Bimberg D., Grimdmann M., Ledentsov N. N. Quantum Dot Heterostructures. Wiley. Chichester. 1998.

20. Erland J., Bozhevolnyi S. I., Pedersen K., Jensen J. R., Hvam J. M.. Second-harmonic imaging of semiconductor quantum dots // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. P. 806.

21. Vohnsen В., Bozhevolnyi S. I. Near- and far-field second-harmonic imaging of quasi-phase-matching crystals // J. Microsc. 2001. V. 202. P. 244.

22. Pedersen K., Bozhevolnyi S. I., Arentoft J., Kristensen M., and Laurent-Lund C. Second-harmonic scanning optical microscopy of poled silica waveguides // J. Appl. Phys. 2000. V.88. P. 3872.

23. Shen Y. R. Surfaces probed by nonlinear optics // Surface Science. 1994. V. 299-300. P. 551-562.

24. Richmond G. L., Robinson J. M., Shannon V. L. Second harmonic generation studies of interfacial structure and dynamics // Progress in Surface Science. 1988. V. 281.P. 1.

25. Kurtz S.K., Perry T.T. et al. A Powder Technique for the Evaluation of Nonlinear Optical Materials //J. Appl. Phys. 1968. 39. P. 3798.

26. Nystrom M. J., Wessels B. P.,Lin. W. W., Wong. PG. K., Neumayer D. A., Marks T. J.Nonlinear optical properties of textured strontium barium niobate thin films prepared by metalorganic chemical vapor deposition // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 66. P. 1726.

27. Панов B.A, Андреев Л.Н. Оптика микроскопов. Ленинград.: Машиностроение. 1967. 430 с.

28. Laurent М., Johannin G., Gilbert N., Lucas L., Cassio D., Petit P. X., Fleury, A. Power and limits of laser scanning confocal microscopy // Biology of the Cell, 1994. V. 80. P. 229-240.

29. Damaskinos S., Dixon A. E., Ellis K. A., Diehl-Jones W. L. Imaging biological specimens with the confocal scanning laser mieroscope/macroseope // Micron, 1995. V. 26. P. 493.

30. Buratto S. K. Near-field scanning optical microscopy // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 1996. V. 1. P. 485.

31. Greffet J.-J., Carminati R. Image formation in near-field optics // Progress in Surface Science. 1997. V. 56. P. 133-237.

32. Pohl W., Denk W., Lanz M. Optical stethoscopy: Image recording with resolution A/20 // Appl. Phys. Lett. 1984. V. 44. P. 651.

33. Durig U., Pohl D.W., Rohrer F. Near-field optical-scanning microscopy // J.Appl. Phys. 1986. V.59. P. 3318.

34. Denk W.,Stockier J. H., and Webb W. W., Two-photon laser scanning fluorescence microscopy // Science. 1990. V.73.P. 248.

35. Gauderon R., Lukins P. B., and C. Sheppard J. R. Three-dimensional second-harmonic generation imaging with femtosecond laser pulses // Opt. Lett. 1998. V.23.P. 1209.

36. Duncan M.D., Reijntjes J., Manuecia .T. J. Scanning coherent anti-Stokes Raman microscope // Opt.Lett.1982. V. 7. P. 350.

37. So P.T.C., Dong C.Y. Masters B.R.// Two-photon excitation flurescence microscopy//Annu. Rev. Biomed. Eng. 2000. V.2. P. 399.

38. Mertz J., Xu. C., Webb. W. W. Single-molecule detection by two-photon-excited fluorescence // Opt.Lett 1995.V. 20. P. 2532.

39. Le Floch V., Brasselet S., Jean-Franecois R., Zyss J. Monitoring of Orientation in Molecular Ensembles by polarization Sensitive Nonlinear Microscopy // J. Phys. Chem. B.2003. V.45 .P. 107.

40. Barad Y., Eisenberg H., Horowitz M., Silberberg Y. Nonlinear scanning laser microscopy by third harmonic generation // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. P. 922.

41. Schins J. M., Schrama T., Squier J., Brakenhoff G. J., Muller M. J. Determination of material properties by use of third-harmonic generation microscopy // Opt.Soc. Am. 2002. V. 19. P. 1627.

42. Jakubczyk D., Shen Y., Lai M., Friend C., Kim K. S., Swiatkiewicz J., Prasad P. N. Near-field probing of nanoscale nonlinear optical processes // Opt.-1999.V. 24. P. 1151-1153.

43. Bouhelier A., Beversluis M., Hartschuh A., Novotny L. Near-Field Second-Harmonic Generation Induced by Local Field Enhancement // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 90. P. 013903.

44. Zyss J., Molecular Nonlinear Optics: Materials, Physics and Devices. Academic Press: Boston, MA, 1994.

45. Guyot-Sionnest, P.; Chen, W.; Shen, Y. R. General considerations on optical second-harmonic generation from surfaces and interfaces // Phys. Rev. 1986.V. 33. P. 8254.

46. Moreaux L., Sandre O., Mertz J. J. Membrane imaging by second-harmonic generation microscopy // JOSA B. 200. V. 17.1. 10, P. 1685

47. Mertz J.; Xu C.; Webb W. W. Single-molecule detection by two-photon-excited fluorescence // Opt. Lett. 1995. Y.20.P. 2532.

48. McMullin J.N., Capjack C.E., Au S., Multiparabolic approximation for ray tracing in linear plasma columns // Computer Physics Communications.LettV. 1987.V.47. P. 187.

49. Wang R. C„ Hsu C. C., Liu W. Y., Tsai W. C., and Tzeng W. B., Determination of laser beam waist using photoionization time-of-flight mass spectrometer // Rev. Sci. Instrum. 1994.V. 65. P. 2776.

50. Kiang Y., and Lang R. Measuring focused Gaussian beam spot sizes: a practical method / /Appl. Opt.1983. V. 22. P. 1296-1297.

51. Edwards J. G. et al. A wide-range monitor system for laser beam profiles //J. Phys. E: Sci. Instrum. 1977. V. 10. P. 699.

52. Khosrofian J., and GaretzB., Measurement of a Gaussian laser beam diameter through the direct inversion of knife-edge data // Appl. Opt. 1983.V 22.P. 3406.

53. Arnaud J., Hubbard W., Mandeville G., de la Claviere В., Franke E., and Franke, J.Technique for Fast Measurement of Gaussian Laser Beam Parameters // Appl. Opt. 1971. V.10. P. 2775.

54. Нагибина И.М., Прокофьеф B.K. Спектральные приборы и техника спектроскопии.-Ленинград.: Машиностроение,1967.-327с.

55. Zhou Н. S., Sasahara Н., Honma I., Komiyama Н., Haus J. W. Coated Semiconductor Nanoparticles: Hie CdS/PbS System's Photoluminescence Properties // Chemistry of Materials. 2007. V. .P. 1534.

56. S. Moynihan, D. Iacopino, D. O'Carroll, H. Doyle, D. A. Tanner, G. Redmond, Emission Colour Tuning in Semiconducting Polymer Nanotubes by Energy Transfer to Organo- Lanthanide Dopants // Advanced Materials. 2007. V. 19.1. 18. P. 2474.

57. Deckert V., Zeisel D., Zenobi R., Vo-Dinh T. . Near-Field Surface-Enhanced Raman Imaging of Dye-Labeled DNA with 100-nm Resolution // Analytical Chemistry. 1998.V.70.I.13. P. 2646.

58. Schmidt U., Ibach W., Müller J., Weishaupt К., Hollricher О. Raman spectral imaging—A nondestructive, high resolution analysis technique for local stress measurements in silicon//Vibrational Spectroscopy. 2006.V.42.I. l.P. 93.

59. Furuyama N., Hasegawa S., Hamaura Т., Yada S., Nakagami H., Yonemochi E., Terada, K. Evaluation of solid dispersions on a molecular level by the Raman mapping technique // International Journal of Pharmaceutics. 2008.V.361.P. 12-18.

60. Amharref, N., Beljebbar, A., Dukic, S., Venteo, L., Schneider, L., Pluot, M., &Manfait, M. Discriminating healthy from tumor and necrosis tissue in rat brain tissue samples by Raman spectral imaging // Biochimica et BiophysicaAeta-Biomembranes. 2007.V. 1768.P. 2605.

61. Sugiyama T., Furukawa Y., Fujimura H. Crystalline/amorphous Raman markers of hole-transport material NPD in organic light-emitting diodes // Chem. Phys. Lett. 2005. V. 405. P. 330.

62. Pigeon M., Prud'homme R. E., Pezolet M. Characterization of molecular orientation in polyethylene by Raman spectroscopy // Macromolecules, 1991. V. 24 I. 20. P. 5687.

63. Formo E. V., Wu Z., Mahurin S. M., Dai, S. In Situ High Temperature Surface Enhanced Raman Spectroscopy for the Study of Interface Phenomena: Probing a Solid Acid on Alumina // The Journal of Physical Chemistry C. 201 l.V. 115. I. 18. P. 9068.

64. Sugiyama T., Furukawa Y. Noncontact Temperature Measurements of Organic Layers in an Organic Light-Emitting Diode Using Wavenumber-Temperature Relations of Raman Bands // Jpn. J. Appl. Phys., 2008. V. 47. P. 3537

65. Hell S. W. Far-field optical nanoscopy // Science . 2007.V.316.P. 1153.

66. Egner A., Hell S. W. Fluorescence microscopy with super-resolved optical sections // Trends Cell Biol. 2005.V. 15. P. 207.

67. Gugelet al. Cooperative 4Pi Excitation and Detection Yields Sevenfold Sharper Optical Sections in Live-Cell Microscopy // Biophys. J. 2004. V. 87. P. 4146.

68. Gustafsson M. G. L., Agard D. A., Sedat J. W.I5M: 3D widefield light microscopy with better than 100 nm axial resolution // J. Microsc. 1999.V.195.P. 10.

69. Hell S. W., Jakobs S., Kastrup S. Imaging and writing at the nanoscale with focused visible light through saturable optical transitions //Appl. Phys. A. 2003.V. 77. P. 859.

70. Hell S. W. Toward fluorescence nanoscopy // Nat. Biotechnol. 003.V. 2l.P. 1347.

71. Hell S. W., Wichmann J. Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy // Opt. Lett. .1994 .V.19.P. 780.

72. Kol N., Adler-Abramovich L., Barlam D., Shneck R. Z., Gazit E., Rousso I. Self-assembled peptide nanotubes are uniquely rigid bioinspired supramolecular structures //Nano Letters. V. 5. P. 1343-1346.

73. Adler-Abramovich L., Reches M., Sedman V. L., Allen S., Tendler S. J. B., Gazit E. Thermal and chemical stability of diphenylalanine peptide nanotubes: implications for nanotechnological applications // Langmuir .2006. V. 22. P. 1313.

74. Gorbitz C. H. The structure of nanotubes formed by diphenylalanine, the core recognition motif of Alzheimer's beta-amyloid polypeptide // Chemical communications. 2006.V. 22. 2332.

75. Kholkin, A., Amdursky, N., Bdikin, I., Gazit, E., & Rosenman, G. Strong piezoelectricity in bioinspired peptide nanotubes I I ACS Nano. 2010. V. 4. P. 610.

76. Bdikin I., Bystrov V., Kopyl S., Lopes R. P. G., Delgadillo I., Gracio J., Mishina E. et al. Evidence of ferroelectricity and phase transition in pressed diphenylalanine peptide nanotubes // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. P. 43702.

77. Reches M. and Gazit E. Casting metal nanowires within discrete self-assembled peptide nanotubes // Science. 2003. V. 300. P. 625-627.

78. Zhang S. Emerging biological materials through molecular self-assembly // Biotechnology Advances. 2002. V. 20. P. 321.

79. Zhao X., Pan F., Lu J. R. Recent development of peptide self-assembly.// Progress in Natural Science. 2008. V. 18.1. 6. P. 653

80. Ghadiri M.R., Ranja J.R., Buehler L.K.. Artificial transmembrane ion channels from self-assembling peptide nanotubes // Nature. 1994. V. 369. P. 301.

81. Ellis-Behnke R. G., Liang Y.-X., You S.-W., Tay D. K. C., Zhang S., So K.-F., Schneider G. E. Nano neuro knitting: Peptide nanofiber scaffold for brain repair

and axon regeneration with functional return of vision // PNAS. 2006. V. 103. P. 5054.

82. Hill R. J., Sedman V. L., Allen S., Williams P., Paoli M., Adler-Abramovich L., Gazit E. et al. Alignment of aromatic peptide tubes in strong magnetic fields // Advanced Materials. 2007. V.19. P. 4474.

83. Reches M., Gazit E. Controlled patterning of aligned self-assembled peptide nanotubes //NatureNanotechnology. 2006. V .1. P. 195.

84. Palik E D. Handbook of Optical Constants of Solids. Academic Press, New York. 1985

85. Li J. et al. Refractive Indices of Liquid Crystals for Display Applications // J. Disp. Technol. 2005. V. 1. P. 51-61.

86. Flueraru C., Grover C.P. Second-order susceptibility measurement of thin films by reflective second harmonic generation method - toward measurement standards in nonlinear optics // Proc. of SPIE. 2012. V. 5577. P. 414.

87. Hereida A, Bdikin I., Kopyl S., Mishina E., Semin S., Sigov A., German K., Bystrov V., Gracio J., Kholkin A.L. Temperature-driven phase transformation in self-assembled diphenylalanine peptide nanotubes // J.Phys.D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P.462001.

88. Zhou W., Tang D., Pan A., Zhang Q., Wan Q., Zou, B. Structure and Photoluminescence of Pure and Indium-Doped ZnTe Microstructures // The Journal of Physical Chemistry C. 2011. V. 115. P. 1415-1421.

89. Niehus M., Schwarz R. Correlation between transient decays in wide gap semiconductors: Photoluminescence vs. photocurrent // Superlattices and Microstructures. 2007. V. 42. P.299.

90. Tang Z.K., Wong G.K.L., Yu P., Kawasaki M., Ohtomo A., Koinuma H., Segawa Y. Room-temperature ultraviolet laser emission from self-assembled ZnO microcrystallite thin films //Appl. Phys. Lett., 1998. V. 72. P. 3270.

91. Kluth O., Schope G., Hupkes J., Agashe C., Muller J., Rech B. Modified Thornton model for magnetron sputtered zinc oxide: film structure and etching behavior // Thin Solid Films, 442, 80,2003

92. Shishiyanu S.T, Shishiyanu T.S., Lupan O.I. Sensing characteristics of tin-doped ZnO thin films as N02 gas sensor // Sens. Actuators. B. Chem. 2005. V. 107. P. 379.

93. Suvaci E., Ozer I.O. Processing of textured zinc oxide varistors via templated grain growth // J. Eur. Ceram. Soc. 2005. V. 25. P. 1663.

94. Meron T., Markovich G. Ferromagnetism in Colloidal Mn -Doped ZnO Nanocrystals // J. Phys. Chem. B. 2005.V. 109. P. 20232.

95. Kwok W. M., Djurisie A. B., Leung Y. H., Li D., Tarn K. H., Phillips D. L., Chan W. K. Influence of annealing on stimulated emission in ZnO nanorods // Applied Physics Letters. 2006. V. 89.1. 18. P. 183112.

96. Chu S., Wang G., Zhou W., Lin Y., Chernyak L., Zhao J., Kong J. et al. Electrically pumped waveguide lasing from ZnO nanowires //Nat Nano. 2011. V. 6.1.8 .P. 506-510.

97. Xie J., Deng H., Xu Z. Q., Li Y., Huang J. Growth of ZnO photonic crystals by self-assembly // Journal of Crystal Growth. 2006. V. 292.1. 2. P 227.

98. Chang J., Waclawik E.R. Facet-controlled self-assembly of ZnO nanocrystals by non-hydrolytic aminolysis and their photodegradation activities // CrystEngComm. 2012. V. 14.1.11. P 4041.

99. Kochuveedu S.T., Oh J.H., Do Y.R., Kim D.H. Surfaee-Plasmon-Enhanced Band Emission of ZnO Nanoflowers Decorated with Au Nanoparticles // Chemistry - A European Journal. 2012. published online.

100. Ozturk S., Kilm? N., Ta§altin N, Ozturk Z.Z. Fabrication of ZnO nanowires and nanorods // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2012.V. 44. 1062.

101. Dutta S. B. Zinc stannate nanostructures: hydrothermal synthesis // Science and Technology of Advanced Materials. 2011. V. 12. P. 13004.