СОЗДАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ НАНОАНТЕНН И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ СУБВОЛНОВОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗРЕШЕНИЯ И ГИГАНТСКОГО УСИЛЕНИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Васильченко Валерия Евгеньевна

• Васильченко Валерия Евгеньевна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Васильченко Валерия Евгеньевна

Введение

1. Распределение ближнего поля вблизи наноразмерных объектов

1.1. Физический механизм преодоления дифракционного предела

1.2. Гигантское усиление и субволновая локализация света

1.3. Моделирование распределения электромагнитного поля оптической наноантенны

2. Создание оптических наноантенн с воспроизводимыми геометрическими параметрами

2.1. Характеристики и виды наноантенн

2.2. Методы создания оптических наноантенн

2.3. Электрохимическое травление оптических наноантенн

2.3.1 Выбор электролита для травления

2.3.2 Режимы травления. Управление динамикой мениска

2.3.3. Подбор напряжения. Вольтамперометрия электрохимической ячейки

2.3.4. Устройство для электрохимического травления наноантенн

2.4.Электрохимический дизайн наноантенн с помощью разных электролитов

2.5. Адаптивное электрохимическое травление

3. Характеризация оптических наноантенн и их применение в оптической микроскопии субволнового разрешения

3.1. Сканирующая ближнеполевая оптическая микроскопия

3.2. Гигантское комбинационное рассеяние света

3.3. Техника ГКР-спектроскопии и микроскопии

3.4. Точное связывание наноантенны и сильно сфокусированного лазерного поля с помощью сигнала гигантского комбинационного рассеяния света

3.5. Определение плазмонной активности наноантенны

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «СОЗДАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ НАНОАНТЕНН И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ СУБВОЛНОВОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАЗРЕШЕНИЯ И ГИГАНТСКОГО УСИЛЕНИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА»

Введение

Оптическая микроскопия и спектроскопия являются самыми распространенными методами исследования вещества, с помощью которых можно получить информацию о его химических и физических свойствах. Традиционная оптическая микроскопия имеет пространственное разрешение, которое ограничено дифракционным пределом. Для того чтобы преодолеть этот предел используются оптические наноантенны - устройства субволнового размера, которое манипулируют светом на наномасштабе, подобно тому, как это делают линзы и дифракционные решетки, управляя электромагнитными волнами в классической оптике. Наноантеннами могут быть наночастицы, молекулы, волноводы и прочие объекты. В данной диссертации создаются и исследуются плазмонные (металлические) оптические наноантенны. При облучении такой оптической наноантенны на ее поверхности, благодаря локализованным поверхностным плазмонам, возникают поля с большой напряженностью, это влияет на вероятность процессов вблизи наноантенны (например, может увеличиться вероятность рассеяния или флюоресценции). Таким образом, наноантенны позволяют решить следующие фундаментальные проблемы в оптической спектроскопии и микроскопии: 1 - преодоление дифракционного предела Аббе и 2 -увеличение эффективности взаимодействия света и вещества. Усиленная антенной оптическая спектроскопия комбинационного рассеяния (TERS-спектроскопия, англ. - «Tip-Enhanced Raman Scattering») позволяет получить спектры гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР), интенсивность линий которых усиливается на несколько порядков по сравнению с обычной рамановской спектроскопией. На данный момент рекордным пространственным разрешением, полученным с помощью оптических методов является 0,5 нанометра, данное разрешение получено при ГКР-микроскопии молекул порфирина [1]. Помимо усиления комбинационного

рассеяния света наноантенны также позволяют получить усиленную флюоресценцию, генерацию второй гармоники, улучшить эффективность схем для фотовольтаики [2].

В рамках данной диссертации разрабатываются эффективные методы создания и характеризации золотых плазмонных оптических наноантенн конусообразной формы. Для создания оптических наноантенн выбран метод электрохимического травления. Под характеризацией наноантенн понимается определение их способности усиливать оптический отклик комбинационного рассеяния света. В работе разработан способ эффективного позиционирования изготовленных наноантенн в лазерном пучке для достижения максимального усиления. Субволновая локализация света и гигантское усиление оптических откликов демонстрируются на примере комбинационного рассеяния света от связки углеродных нанотрубок, усиленного с помощью созданных в работе золотых конусных оптических наноантенн.

Целью диссертационной работы является достижение субволнового пространственного разрешения и гигантского усиления в рамановской спектромикроскопии с помощью изготовленных плазмонных наноантенн. Основными задачами были:

1. Создание золотых плазмонных оптических наноантенн с воспроизводимыми параметрами.

2. Разработка метода точного позиционирования наноантенны в сфокусированном лазерном поле для получения гигантского комбинационного рассеяния света.

3. Получение субволнового пространственного разрешения в микроскопии комбинационного рассеяния.

В данной диссертации разработан оригинальный электрохимический метод для получения золотых наноантенн с воспроизводимыми геометрическими параметрами. Способность наноантенн сжимать и усиливать оптическое поле исследуется с помощью возбуждения локализованных поверхностных плазмонов. В диссертации впервые предложено использовать комбинационное рассеяние света для точного позиционирования оптической наноантенны в продольной компоненте сжатого лазерного пучка. Этот способ позиционирования позволил получить наибольшее усиление поля на кончике наноантенны. Исследуются эффекты поляризации и ориентирования наноантенны относительно лазерного пучка с целью эффективного связывания антенны с сильно сжатым лазерным полем. Таким образом, областью исследования данной работы являются оптические наноантенны, их характеризация и применение в оптической микроскопии и спектроскопии субволнового разрешения.

Научные положения выносимые на защиту:

1. Улучшение воспроизводимости радиуса кривизны оптической плазмонной наноантенны достигается путем оптимизации скважности импульсов напряжения при электрохимическом травлении.

2. Эффективность возбуждения локализованного поверхностного плазмона в оптической наноантенне определяется не только геометрией антенны, но и ее ориентацией относительно направления поляризации падающего излучения.

3. Точность связывания оптической наноантенны с продольным оптическим полем может быть улучшена при помощи сигналов комбинационного рассеяния света.

Научная новизна.

В работе были получены результаты, обладающие научной новизной:

1. Разработан алгоритм адаптивного электрохимического травления, позволяющий улучшить воспроизводимость геометрических параметров оптических наноантенн.

2. Показано, что эффективность возбуждения локализованного поверхностного плазмона в оптической наноантенне зависит не только от геометрии антенны, но и от ее ориентации относительно направления поляризации падающего излучения.

3. Улучшена точность связывания оптической наноантенны с продольным оптическим полем с помощью сигнала комбинационного рассеяния света.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней впервые предложен метод создания оптических наноантенн, позволяющий улучшить воспроизводимость геометрических параметров наноантенн. Кроме того, предложенный метод связывания наноантенны и лазерного поля с помощью комбинационного рассеяния света, позволяет эффективно возбуждать плазмоны в материале наноантенны и получать максимальное усиление поле вблизи кончика наноантенны.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современного экспериментального оборудования, воспроизводимостью экспериментальных результатов и апробацией разработанного оборудования в модельных экспериментах. Кроме того, результаты исследования докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня и опубликованы в ведущих реферируемых российских и зарубежных журналах.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях:

1. XVI всероссийская молодежная научная школа Когерентная оптика и оптическая спектроскопия (КФУ, Казань) - время проведения c 17.09.2012 по 19.09.2012. Название доклада: "Возбуждение и распространение поверхностных плазмон-поляритонов в Au:Ag структурах".

2. Международная конференция Физика.СПб (ФТИ им. Иоффе, Санкт-Петербург) - время проведения c 24.10.2012 по 25.10.2012. Название доклада: "Возбуждение и распространение поверхностных плазмон-поляритонов в конических Au\Ag структурах".

3. XVII всероссийская молодежная научная школа Когерентная оптика и оптическая спектроскопия (КФУ, Казань) - время проведения c 30.09.2013 по 02.10.2013. Название доклада: "Изготовление оптических антенн для локально усиленной раман-спектроскопии методом электрохимического травления".

4. Международная конференция Физика.СПб (ФТИ им. Иоффе, Санкт-Петербург) - время проведения c 23.10.2013 по 24.10.2013. Название доклада: "Изготовление оптических антенн для локально усиленной рамановской спектроскопии методом адаптивного электрохимического травления"

5. 4-я конференция «Молодежь и инновации Татарстана» (КФТИ КазНЦ РАН, Казань) - время проведения 17-18 октября 2013 г. Название доклада: "Разработка устройства для создания оптических антенн для локально усиленной рамановской спектроскопии методом электрохимического травления".

6. Всероссийская молодежная научно-техническая конференция "ИДЕЛЬ-9" (ОАО «КНИАТ» - Региональное представительство ФСР МФП НТС в РТ) -время проведения 19.11.13 - 28.11.13. Название доклада: "Разработка устройства для создания оптических антенн для локально усиленной рамановской спектроскопии методом электрохимического травления".

7. XVIII Международная молодежная научная школа Когерентная оптика и оптическая спектроскопия (КФУ, Казань) - время проведения c 20.10.2014 по 22.10.2014, Название доклада: "Плазмонные наноантенны для оптической микроскопии субволнового пространственного разрешения".

8. XII Международные чтения по квантовой оптике IWQO-2015.

(Москва, Троицк) - время проведения 11-16 августа 2015 года, Название доклада: "Электрохимический дизайн наноантенн для оптической микроскопии и спектроскопии субволнового разрешения".

9. XIX Международная молодежная научная школа Когерентная оптика и оптическая спектроскопия (КФУ, Казань) - время проведения c 5.10.2015 по 7.10.2015, Название доклада: "TERS визуализация бинарных полимеров с субволновым пространственным разрешением".

Доклады №3 и №8 были признаны победителями конкурса на лучший молодежный доклад.

Публикации по теме диссертационной работы. Основное содержание диссертации отражено в 9 публикациях, из которых 5 входят в список ВАК. Список публикаций по теме диссертации:

1. Electrochemical design of plasmonic nanoantennas for tip-enhanced optical spectroscopy and imaging performance / S. Kharintsev, A. Alekseev, V. Vasilchenko, A. Kharitonov, M. Salakhov // Optical Materials Express. -2015. - V. 5. - Issue 10. - pp. 2225-2230.

2. Vasilchenko, V.E. Electrochemical Design of Optical Nanoantennas / V.E. Vasilchenko, S.S. Kharintsev, M.Kh. Salakhov // EPJ Web of Conferences: XII International Workshop on Quantum Optics (IWQO-2015). - 2015. - V. 103. - № 06010.

3. Vasilchenko, V. E. Highly rough tapered gold and silver tips for polarization-controlled TERS performance / V. E. Vasilchenko, S. S.

Kharintsev, M.Kh. Salakhov // Journal of Physics: Conference Series. -2015. - V. 613. - P. 012017.

4. Vasilchenko, V. E. DC-pulsed voltage electrochemical method based on duty cycle self-control for producing TERS gold tips / V. E. Vasilchenko, S. S. Kharintsev, M.Kh. Salakhov // Journal of Physics: Conference Series. -

2013. - V. 478. - p. 012016.

5. Оптические антенны для субволновой локализации и гигантского усиления лазерного света/ Рогов А.М., Васильченко В.Е., Харинцев С.С., Салахов М.Х.// Ученые записки Казанского университета. - 2012. - Т. 154, кн. 1. - С. 74-83.

Еще 4 работы опубликованы в сборниках конференций и тезисов:

6. Васильченко, В.Е. Электрохимический дизайн наноантенн для оптической микроскопии и спектроскопии субволнового разрешения/ В.Е. Васильченко, С.С. Харинцев, М.Х. Салахов // Сборник статей 12-х международных чтений по квантовой оптике - Москва: МПГУ, 2015. -с. 139-140.

7. Васильченко, В.Е. Плазмонные наноантенны для оптической микроскопии субволнового пространственного разрешения / В.Е. Васильченко, С.С. Харинцев, М.Х. Салахов // Когерентная оптика и оптическая спектроскопия: XVIII Международная молодежная научная школа: сборник статей /Под ред. М.Х. Салахова. - Казань: Казан. ун-т,

2014. - 240 с, с. 89.

8. Васильченко, В.Е. Изготовление оптических антенн для локально усиленной рамановской спектроскопии методом адаптивного электрохимического травления / В.Е. Васильченко, С.С. Харинцев, М.Х. Салахов // Сборник тезисов докладов Российской молодежной

конференции по физике и астрономии. - СПб: Издательство политехнического университета, 2013. - с. 153-154.

9. Васильченко, В.Е. Возбуждение и распространение поверхностных плазмон-поляритонов в конических Au/Ag структурах / В.Е. Васильченко, С.С. Харинцев, М.Х.Салахов // Тезисы докладов Российской молодежной конференции по физике и астрономии. - СПб: Издательство политехнического университета, 2012. - с. 62-62.

Личный вклад автора. Все приведенные результаты были получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор принимал участие в постановке и решении задач во всех приведенных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 126 наименований. Объем диссертационной работы составляет 149 страниц, включая 63 рисунка и 1 таблицу.

Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулированы цель, задачи и научная новизна работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту, а также кратко изложено содержание диссертации по главам.

Первая глава посвящена обсуждению физического механизма преодоления дифракционного предела, гигантского усиления и субволновой локализации света. Исследуется распределение электромагнитного поля вблизи оптической наноантенны.

Вторая глава содержит описание методов создания оптических наноантенн. В начале обсуждаются виды и характеристики оптических наноантенн. Один из параграфов посвящен дизайну оптических наноантенн, который осуществляется путем подбора различных электролитов. В последнем параграфе описывается разработанный адаптивный метод

электрохимического травления антенн с воспроизводимыми геометрическими параметрами.

Третья глава содержит описание методов сканирующей ближнеполевой оптической микроскопии и гигантского комбинационного рассеяния света, а также способы характеризации наноантенн. Один из параграфов посвящен технике TERS-спектроскопии и микроскопии. После чего обсуждается эффективное позиционирование наноантенн в сильно сфокусированном лазерном поле с помощью гигантского комбинационного рассеяния света. В последнем параграфе показано как осуществляется определение плазмонной активности наноантенны.

В заключении приведены основные результаты работы и выводы.

Формулы и рисунки в диссертации нумеруются по главам, нумерация литературы единая для всего текста.

1. Распределение ближнего поля вблизи наноразмерных объектов 1.1. Физический механизм преодоления дифракционного предела

В оптике управление светом осуществляется линзами, зеркалами и дифракционными элементами. Распространение света всегда сопровождается дифракцией [3]. Именно из-за дифракции не представляется возможным управлять оптическими процессами на нанометровых масштабах. Как известно, пространственная локализация излучения ограничена дифракционным пределом Аббе, определяемым минимальным расстоянием, на котором можно различить два объекта [4]. Этот предел ограничивает возможности оптической микроскопии. Традиционная оптическая микроскопия оказывается неприменимой для исследования нанообъектов. Разрешающая способность оптического прибора определяется как такое минимальное Ах между двумя объектами, при котором главный дифракционный максимум изображения первой точки совпадает с первым дифракционным минимумом изображения второй точки:

Ах = 0.61—, (1.1)

ИЛ

где ИЛ = п вт^тах- числовая апертура, п - показатель преломления, (ртгх,-

угол апертуры. Существует ряд способов преодоления этого предела [4, 5]. Можно уменьшить длину волны и получить меньшее Ах. Дифракционный предел обратно пропорционален показателю преломления среды, поэтому его можно уменьшить, помещая изучаемый объект в среду с большим коэффициентом преломления. Этот прием используется в оптической микроскопии с XVII века и называется иммерсией. Применяется оптическая система, в которой пространство между первой линзой и предметом исследования заполнено жидкостью. Например, в качестве иммерсионной

жидкости может применяться масло, имеющее показатель преломления около 1.5, оно позволяет уменьшить дифракционный предел примерно до 1/3 X. Так же одним из вариантов улучшения пространственного разрешения оптической микроскопии можно назвать уменьшение фокусного расстояния линзы или увеличения угла апертуры - <pmax. Но даже если применить все эти

тонкости мы сможем получить информацию только о распространяющейся компоненте электромагнитного поля. Вклад в напряженность поля дает напряженность ближнего поля и напряженность распространяющихся волн в дальней зоне:

E = Enear + Е far •

Для изучения объектов, размеры которых не превосходят десятков нанометров, необходимо регистрировать и ближнеполевые компоненты поля, находящиеся вблизи этих объектов.

Полная мощность излучения диполя квадратично зависит от отношения локализаций электрона А/ и фотона X [6-8]:

P П

3 й

Лл/Л2 R т 2

I2 = RradT , (!.2)

а/

У

V Л у

где Z = — - волновой импеданс (составляет 377 Ом), I - амплитуда тока,

Rad - радиационное сопротивление. Электронная и фотонная локализации отличаются на три порядка (1 нм и 500 нм, соответственно), в таких случаях говорят о малом радиационном сопротивлении, и следствием этого являются крайне малые сечения таких процессов как комбинационное рассеяние света

ЛА Л 1 Л О 110

(10- см ), флуоресценция (10- см ) и поглощение (10- см ). В 1974 году был получен усиленный на несколько порядков рамановский сигнал от молекул пиридина, лежащих на серебряном шероховатом электроде [9]. Этот эффект усиления света шероховатой подложкой получил название SERS

(англ. - «Surface-Enhanced Raman Scattering»). Сечение процесса рассеяния при этом увеличивается на 15 порядков, для SERS оно 10-14 - 10-15 см2.

В классической оптике электромагнитная волна взаимодействует непосредственно с физическим объектом (например, молекулой), а в нанооптике ситуация меняется, волна взаимодействуют с еще одним объектом, который, находясь вблизи изучаемого объекта, взаимодействует с ним через ближнее поле (Рис. 1.1). Этот объект в общем случае можно назвать зондом или наноантенной. В оптике мы делаем вывод о состоянии объекта по рассеянному излучению и таким образом получаем информацию об образце. В нанооптике схема усложняется из-за наличия антенны, так как поле, рассеянное исследуемым объектом содержит в себе информацию и об наноантенне тоже.

Рис. 1.1. а - Взаимодействие падающего поля и исследуемого объекта в оптике, б - их взаимодействие в нанооптике посредством ближнего поля

Это представление несколько упрощено и зачастую не учитывает тот факт, что наноантенна, находясь в непосредственной близости от объекта, может изменить его свойства.

Понятие оптических наноантенн принципиально меняет понимание взаимодействия света и вещества. Оптические наноантенны, подобно своим радиоволновым аналогам, помогают эффективно преобразовывать свободно-

распространяющееся оптическое излучение в локализованные моды поля и наоборот [2]. При регистрации излучения в дальнем поле, где кг >> 1, компоненты ближнего поля отсутствуют, эта информация об образце теряется, из-за этого и возникает дифракционный предел разрешения микроскопии [4]. Вблизи активного элемента антенны, где кг < 1, возникает ближнее поле. Локализация энергии наноантеннами обеспечивает доступ к высоким пространственным частотам. Процессы детектирования и генерации волн в ближнем поле изучает оптика затухающих (эванесцентных) волн. Экспоненциально затухающее ближнее поле можно представить так:

Е(г,?) = Е0 ехр[-/(кхх + куу + кх2 - О)] = Е0 ехр[-г(кхх + куу - О)]ехр[-г/d],

где Е0 - амплитуда поля, а> - частота поля, кг =-1\к2\ = 1/id, d - длина затухания ближнего поля, которую можно определить следующим образом:

где п - показатель преломления среды, в - угол к поверхности раздела двух сред, под которым распространяется падающее излучение. Длина затухания d в оптическом диапазоне длин волн находится в диапазоне 50-100 нм. Одна из компонент волнового вектора ближнего поля к = (кх, ку, кг) - мнимая.

Поэтому некоторые компоненты в силу закона сохранения энергии могут быть больше к. Например, если ку=0, к2=чу, где у - вещественное положительное число. Теперь

d =

кх = (к2 -к2)1/2 = (к2 + /2)1/2 >к,

Лх <Л. (1.3)

При у ^ да область допустимых значений ^ неограниченно растет, а Ax может быть сколь угодно малым. Это означает, что благодаря

субволновой локализации ближнего поля достигается улучшение пространственного разрешения путем расширения спектра пространственных частот. Для получения ближнеполевой информации необходимо использовать зонды или оптические наноантенны, которые необходимо позиционировать на близких расстояниях от исследуемого образца. Подобную идею предложил в 1928 году Э. Синж (E. Synge), он описал метод микроскопии, использующий маленькую золотую частицу, которая рассеивает оптическое поле и рассматривается как локализованный источник света. Пространственное разрешение в этом случае ограничивается не длиной волны света, как в традиционной оптической микроскопии, а размером источника света (частицы) [10]. Задача точного позиционирования наночастиц в пространстве на тот момент представлялась технически сложной. И только после создания сканирующего туннельного микроскопа [11] в 1981 году и атомно-силового микроскопа в 1982 появилась возможность позиционировать объекты в пространстве с точностью до расстояний в несколько нанометров. В 1985 Джон Вессель предложил использовать субволновую частицу в качестве антенны и указал на аналогию с радиочастотными антеннами [12]. Вместо частицы можно использовать отверстие малого диаметра (меньше длины волны света) в непрозрачном экране. Дитером Полем (D.W. Pohl) было продемонстрировано разрешение Л/20 на приборе, работающем в видимом оптическом диапазоне и получившем название сканирующего оптического микроскопа ближнего поля [13]. Он использовал волоконный зонд покрытый металлом, этот зонд является частным случаем апертурной оптической наноантенны.

Как уже было отмечено, в нанооптике, управление светом невозможно при помощи линз и дифракционных элементов по причине существования дифракционного предела. Для локализации света в область меньше дифракционного предела используются оптические наноразмерные антенны, которым посвящена часть данной работы. Оптическая наноантенна

[10,14,15], располагается в непосредственной близости от образца и позволяет зарегистрировать ближнеполевую информацию о нем. Применение наноантенн открыло путь к нанофотонике, которая изучает локализованный свет и процессы происходящие с полем на наношкале. Оптическими наноантеннами могут быть самые разные физические объекты: молекулы, наночастицы, волноводы и т.д. В зависимости от контекста оптические наноантенны иногда еще называют зондами или иглами. Дизайн оптических наноантенн, которому посвящена часть этой работы, охватывает широкий круг вопросов создания наноантенн и изучения их свойств. Для того чтобы обеспечить локализацию поля в оптической микроскопии необходимы плазмонные (металлические) конусные наноантенны. Оптическую микроскопию, в которой используются плазмонные наноантенны называют оптической микроскопией субволнового разрешения.

Для пояснения идеи преодоления дифракционного предела рассмотрим сумму двух монохроматических волн с волновыми векторами к1 « к2:

Ь Л

2

, 7, Л

к к 2 . к + к

I(х) = 10[б1пк1 х + Бтк2х] = 210еов ——— х Бт "1 ' ' 2 х , (1.4)

2

/

где 10 - амплитуда волны. Результирующее поле представляет собой волну с частотой (к1 + к2)/2 «к1, которая модулирована медленной огибающей частоты(к1 - к2)/2. Поле с волновым вектором к! относится к элементам образца, размер которых меньше длины волны света X, к2 описывает наноантенну. Если от образца отразился свет с волновым вектором к е [-к0, к0], свет является разрешенным, к0 - предельный волновой вектор отраженного света. Если к не попадает в этот диапазон - свет является запрещенным. Вектора к1, к2 £ [-к0,к0] - это значит, что для их визуализации недостаточно обычной оптической микроскопии. Но при волновом смешении оптической волны от антенны и от исследуемого объекта возникает низкочастотная огибающая мода к3, которая может быть зарегистрирована

обычными оптическими методами (подобно эффекту Муара [6]). Таким образом, наноантенна трансформирует запрещенный свет в разрешенный. Диапазон пространственных частот записывается следующим образом:

л 7 л NA Ak = 4п —.

Я

Зная пространственную и частотную неопределенность, перемножим их и убедимся, что принцип неопределенности не нарушается для сильно локализованных полей.

1.2. Гигантское усиление и субволновая локализация света

Как уже было описано выше, вблизи металлических наночастиц возможно наблюдение гигантского комбинационного рассеяния света (эффект SERS). Этот эффект достигается благодаря аномальному увеличению сечения рассеяния атомов и молекул. Благодаря этому появились новые способы визуализации и диагностики объектов на наномасштабах - усиленное антенной гигантское комбинационное рассеяние света ГКР или TERS (англ. - «Tip-Enhanced Raman Scattering»), SERS [6,7,16], усиленная/ослабленная антенной флуоресценция, генерация высших гармоник и другие. Эффект SERS заключается в увеличении сечения рассеяния молекул вблизи металлической шероховатой поверхности. Чувствительность этого метода находится на уровне одной молекулы, но он не обеспечивает высокое пространственное разрешение, так как собирает свет со всей лазерной перетяжки (площадь ~Х2). ГКР-спектроскопия используется для исследования малых объемов веществ и спектроскопии одной молекулы [17]. В этом методе вместо шероховатой металлической поверхности используются специальные конические металлические зонды. Пространственное разрешение данного метода зависит уже не от длины волны света, а от размера кончика металлической наноантеннны. Антенны увеличивают вероятность комбинационного рассеяния молекул,

находящихся вблизи их кончика подобно шероховатостям подложки в SERS-эффекте. ГКР-спектроскопия комбинационного рассеяния работает в паре со сканирующей зондовой микроскопией, образуя ГКР-микроскопию. Плазмонная ГКР-микроскопия позволяет осуществлять недеструктивный химический анализ одиночных молекул с ультравысоким пространственным разрешением. Подробнее об этом методе будет написано в главе 3. Еще одна важная функция оптических наноантенн - увеличение сечения таких процессов, как флуоресценция и генерация высших гармоник [14]. Также оптическая наноантенна может изменить свойства окружающей среды вокруг излучателя/поглотителя, увеличить скорость спонтанной эмиссии возбужденного атома (эффект Перселла) [14].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Васильченко Валерия Евгеньевна, 2017 год

Литература

1. Chemical mapping of a single molecule by plasmon-enhanced Raman scattering / R. Zhang, Y. Zhang, Z.C. Dong et al. // Nature. - 2013. - Vol. 498. - P. 82-86.

2. Bharadwaj, P. Optical Antennas / P. Bharadwaj, B. Deutsch, L. Novotny // Advances in Optics and Photonics. - 2009. - Vol. 1. - P. 438-483.

3. Сивухин, Д.В. Том 4. Оптика. Серия: Общий курс физики. В 5 томах / Д.В. Сивухин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 792 с.

4. Либенсон, М.Н. Преодоление дифракционного предела в оптике / М.Н. Либенсон // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - №. 6. - Т. 3. - C. 99.

5. Maier, S.A. Plasmonics: Fundamentals and Applications / S.A. Maier. -Springer US, 2007. - 224 P.

6. Novotny, L. Principles of Nano-Optics. Second edition / L. Novotny, B. Hecht. - Cambridge University Press, 2012. -545 P.

7. Novotny, L. From near-field optics to optical antennas / L. Novotny // Physics today. - 2011. - Vol. - P. 47-52.

8. Novotny, L. Antennas for light / L. Novotny, N. van Hulst // Nature Photonics. - 2011. - Vol. 5. - №. 2. - P. 83-90.

9. Fleischmann, M. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode / M. Fleischmann, P.J. Hendra, A.J. McQuillan // Chem. Phys. letters. - 1974.

- Vol. 26. - № 2. - P. 163.

10.Novotny, L. The history of near-field optics / L. Novotny // Progress in Optics. - 2007. - Vol. 50. - P. 137-184.

11. Binning, G. Surface studies by scanning tunneling microscopy / G. Binning, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel // Phys. Rev. Lett. - 1982. - Vol. 49. - P. 57.

12. Wessel, J. Surface-enhanced optical microscopy / J. Wessel // J. Opt. Soc. Am. B. - 1985. - Vol. 2. - P. 1538.

13. Pohl, D.W. Optical stethoscopy: Image recording with resolution У20 / D.W. Pohl, W. Denk, M. Lanz // Applied Physics Letters. - 1984. - Vol. 44.

- P. 651.

14. Оптические наноантенны / А.Е. Краснок, И.С. Максимов, А.И. Денисюк [и др.] // Успехи физических наук. - 2013. - Т. 183. - № 6. - С. 561-589.

15. van Hulst, N.F. Photonics: Light in chains / N.F. van Hulst // Nature. -2007. - Vol. 448. - P. 141-142.

16. Single molecule detection using surface-enhanced Raman scattering (SERS) / K. Kneipp, Y. Wang, H. Kneipp et al. // Phys. Rev. Lett. - 1997. - Vol. 78.

- № 9. - P. 1667.

17. Zhang, W. Single Molecule Tip-Enhanced Raman Spectroscopy with Silver Tips / W. Zhang, B.S. Yeo, T. Schmid, R. Zenobi // J. Phys. Chem. C. -2007. - Vol. 111. - № 4. - P. 1733-1738.

18. Silver, S. Microwave Antenna Theory and Design / S. Silver. - New York : McGraw - Hill Book Co, 1949. - 623 p.

19. Надененко, С.И. Антенны / С.И. Надененко. - М. : Связьиздат, 1959. -551 c.

20. Марков, Г.Т. Антенны / Г.Т. Марков, Д.М. Сазонов. - М.: Энергия, 1975. - 528 c.

21. Mechanism of Near-Field Raman Enhancement in One-Dimensional Systems / L.G. Cancado, A. Jorio, A. Ismach et al. // PRL. - 2009. - Vol. 103. - P. 186101.

22. Moskovits, M. SERS and the single molecule / M. Moskovits, L.L. Tay, J. Yang, T. Haslett // Optical Properties of Nanostructured Random Media / V.M. Shalaev - Springer Berlin, Heidelberg, 2005. - P. 215-226.

23. Otto, A. Surface-enhanced Raman scattering / A. Otto, I. Mrozek, H. Grabhorn, W. Akemann // J. Phys. Condens. Matter. - 1992. - Vol. 4. - P. 1143.

24. Киттель, Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель. - М.: Наука, 1978. - 791 с.

25. Ашкрофт Н. Физика твердого тела / Н. Ашкрофт, Н. Мермин. - М.: Мир, 1979. - 824 с.

26.Grating-Coupling of Surface Plasmonsonto Metallic Tips: A Nanoconfined Light Source / C. Ropers, C. C. Neacsu, T. Elsaesser et al. // Nano Lett. -2009. - Vol. 7. - № 9. - P. 2784-2788.

27. Климов, В.В. Наноплазмоника / В.В. Климов. - М. : Физматлит, 2009.

- 480 с.

28. Кадомцев, Б.Б. Затухание Ландау и эхо в плазме / Б.Б. Кадомцев // УФН. - 1968. - Т. 95. - № 1. - C. 111-129.

29. Improved analytical fit of gold dispersion: Application to the modeling of extinction spectra with a finite-difference time-domain method / A. Vial, A.-S. Grimault, D. Macias et al. // Phys. Rev. B. - 2005. - № 71. - P. 085416.

30. Johnson, P.B. Optical constants of the noble metals / P.B. Johnson, R.W. Christy // Phys. Rev. B. - 1972. - Vol. 6. - P. 4370-4379.

31. Газизов А.Р. Моделирование электромагнитного поля шарообразной металлической частицы малого диаметра / А.Р. Газизов, С. С. Харинцев, М.Х. Салахов // XVII Всероссийская молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия" : Сборник статей. -2013. - С. 228-231.

32. Van de Hulst, H. C. Light scattering by small particles / H. C. van de Hulst.

- New York: John Wiley and Sons, 1957. - 470 p.

33. Kuwata, H. Resonant light scattering from metal nanoparticles: Practical analysis beyond Rayleigh approximation / H. Kuwata, H. Tamaru, K. Esumi, K. Miyano // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 83. - P. 4625-4627.

34.Meier, M. Enhanced fields on large metal particles: dynamic depolarization / M. Meier, A. Wokaun // Opt. Lett. - 1983. - V. 8. - № 11. - p. 581-583.

35. Yee, K. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media / K. Yee // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 1966. - Vol. 14. - № 3. - P. 302-307.

36. FDTD for plasmonics: Applications in enhanced Raman spectroscopy / Z.L. Yang, Q.H. Li, F.X. Ruan et al. // Chinese Sci. Bull. - 2010. - Vol. 55. - P. 2635-2642.

37. Газизов А.Р. Отражение электромагнитной волны на плоской границе металл-диэлектрик / А.Р. Газизов, С.С. Харинцев, М.Х. Салахов // XVI Всероссийская молодежная научная школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия" : Сборник статей. - 2012. - С. 43-47.

38. Sadiku, M.N.O. Numerical Techniques in Electromagnetics / M.N.O. Sadiku. - Second edition CRC Press London, 2003. - 750 p.

39. Berenger, J.P. An effective PML for the absorption of evanescent waves in waveguides / J.P. Berenger // IEEE Microwave and guided wave letters. -1998. - № 8. - P. 188-190.

40. Sullivan, D.M. Electromagnetic simulation using the FDTD method / D.M. Sullivan. - NY: IEEE Press Series on RF and Microwave Technology, 2000.

- 165 p.

41. Courjon, D. Near-field microscopy and near-field optics / D. Courjon. -Imperial college Press, 2003. - 316 p.

42. Knight, M.W. Photodetection with active optical antennas / M.W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, N.J. Halas // Science. - 2011. - Vol. 332. - № 6030. - P. 702-4.

43. Tailoring Optical Properties of Silicon Nanowires by Au Nanostructure Decorations: Enhanced Raman Scattering and Photodetection / R. Chen, D. Li, H. Hu et al. // J. Phys. Chem. C. - 2012. - Vol. 116. - № 7. - P. 44164422.

44. Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots / A.V. Akimov, A. Mukherjee, C.L. Yu et al. // Nature. -2007. - Vol. 450. - P. 402.

45. Optical Microscopy via Spectral Modifications of a Nanoantenna / T. Kalkbrenner, U. Hakanson, A. Schadle. - PRL. - 2005. - Vol. 95. - P. 200801-1.

46. Plasmonic light trapping in thin-film Si solar cells / P. Spinelli, V.E. Ferry, J. van de Groep et al. // Journal of Optics. - 2012. - Vol.14. - № 2. - P. 024002.

47. Linearly Polarized Light Emission from Quantum Dots with Plasmonic Nanoantenna Arrays / M. Ren, M. Chen, W. Wu et al. // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15. - P. 2951-2957.

48. Temperature dependence of quantum dot fluorescence assisted by plasmonic nanoantennas / Q. Le-Van, X. Le Roux, T.V. Teperik et al. // Physical Review B. - 2015. - Vol. 91. - P. 085412-1.

49. Sundaramurthy, A. Field enhancement and gap-dependent resonance in a system of two opposing tip-to-tip Au nanotriangles / A. Sundaramurthy, K.B. Crozier, G.S. Kino et al. // Physical Review B. - 2005. - Vol. 72. - P. 165409.

50. Alu, A. Hertzian plasmonic nanodimer as an efficient optical nanoantenna / A. Alu, N. Engheta // Physical review B. - 2008. - Vol. 78. - P. 195111-1.

51. Huang, J.-S. Impedance Matching and Emission Properties of Nanoantennas in an Optical Nanocircuit / J.-S. Huang, T. Feichtner, P. Biagioni, B. Hecht // Nano Lett. - 2009. - Vol. 9. - № 5. - P. 1897.

52. Biagioni, P. Nanoantennas for visible and infrared radiation / P. Biagioni, J.-S. Huang, B. Hecht // Rep. Prog. Phys. - 2012. - Vol. 75. - P. 024402.

53. Plasmonic Coupling of Bow Tie Antennas with Ag Nanowire / Zh. Fang, L. Fan, Ch. Lin et al. // Nano Lett. - 2011. - Vol. 11. - P. 167.

54. Rosa, L. Sierpinski fractal plasmonic nanoantennas / L. Rosa, K. Sun, S. Juodkazis // Phys. Status Solidi RRL. - 2011. - Vol. 5. - P. 175-177.

55. Unidirectional Emission of a Quantum Dot Coupled to a Nanoantenna / A.G. Curto, G. Volpe, T.H. Taminiau et al. // Science. - 2010. - Vol. 329. -№ 5994. - P. 930-933.

56. 3D optical Yagi-Uda nanoantenna array / D. Dregely, R. Taubert, J. Dorfmüller et al. // Nature Commun. - 2011. - Vol. 2. - P. 267.

57. Simovski, C. Tapered plasmonic waveguides with efficient and broadband field transmission / C. Simovski, O. Luukkonen // Optics Communications.

- 2012. - Vol. 285. - № 16. - P. 3397-3402.

58. Two-photon electron emission from smooth and rough metal films in the threshold region / V. Shalaev, C. Douketis, T. Haslett et al. // Phys. Rev. B.

- 1996. - Vol. 53. - № 16. - P. 11193-11206.

59. Beversluis, M., Continuum generation from single gold nanostructures through near-field mediated intraband transitions / M. Beversluis, A. Bouhelier, L. Novotny // Phys. Rev. B. - 2003. - Vol. 68. - № 11. - P. 115433.

60. Near-field fluorescence imaging with 32 nm resolution based on microfabricated cantilevered probes / R. Eckert, J.M. Freyland, H. Gersen et al. // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 77. - P. 3695-3697.

61. Sanchez, E.J. Near-field fluorescence microscopy based on two-photon excitation with metal tips / E.J. Sanchez, L. Novotny, X.S. Xie // Phys. Rev. Lett. - 1999. - Vol. 82. - P. 4014-4017.

62. Hartschuh, A. Tip-enhanced optical spectroscopy / A. Hartschuh, M.R. Beversluis, A. Bouhelier, L. Novotny // Philos. Trans. A Math Phys. Eng. Sci. - 2004. - Vol. 362. - P. 807-819.

63. Nanoscale chemical mapping using three-dimensional adiabatic compression of surface plasmon polaritons / F. De Angelis, G. Das, P. Candeloro et al. // Nature nanotechnology. - 2010. - Vol. 22. - P. 67-72.

64. Pressure-assisted tip-enhanced Raman imaging at a resolution of a few nanometres / T. Yano, P. Verma, Y. Saito et al. // Nature Photonics. - 2009.

- Vol. 3. - P. 473-477.

65. Fabrication and characterization of highly reproducible, high resistance nanogaps made by focused ion beam milling / T. Blom, K. Welch, M. Stramme et al. // Nanotechnology. - 2007. - Vol. 18. - P. 285301.

66. Functional plasmonic antenna scanning probes fabricated by induced-deposition mask lithography / A. Weber-Bargioni, A. Schwartzberg, M. Schmidt et al. // Nanotechnology. - 2010. - Vol. 21. - P. 065306.

67. Mangold, M. Optical field-enhancement in metal nanoparticle arrays contacted by electron beam induced deposition / M. Mangold, C. Weiss, B. Dirks, A.W. Holleitner // Applied physics letters. - 2011. - Vol. 98. - P. 243108.

68. Ren, B. Preparation of gold tips suitable for tip-enhanced Raman spectroscopy and light emission by electrochemical etching / B. Ren, G. Picardi, B. Pettinger // Review of Scientific Instruments. - 2004. - Vol. 75. - P. 837.

69. Kharintsev, S.S. Near-field optical taper antennas fabricated with a highly replicable ac electrochemical etching method / S.S. Kharintsev, A.I. Noskov, G.G. Hoffmann, J. Loos // Nanotechnology. - 2011. - Vol. 22. - P. 025202.

70. Baykul, M.C. Preparation of sharp gold tips for STM by using electrochemical etching method / M.C. Baykul // Materials Science and Engineering B. - 2000. - Vol. 74. - P. 229-233.

71. Boyle, M.G. Safe fabrication of sharp gold tips for light emission in scanning tunnelling microscopy / M.G. Boyle, L. Feng, P. Dawson // Ultramicroscopy. - 2008. - Vol. 108. - P. 558-566.

72. Fabrication of gold tips by chemical etching in aqua regia / F. Bonaccorso, G. Calogero, G.D. Marco et al. // Review of scientific instruments. - 2007. -Vol. 78. - P. 103702.

73. Production of gold tips for tip-enhanced near-field optical microscopy and spectroscopy: analysis of the etching parameters / L. Billot, L. Berguiga, M.L. de la Chapelle et al. // Eur. Phys. J. Appl. Phys. - 2005. - Vol. 31. - P. 139-145.

74. Etching gold tips suitable for tip-enhanced near-field optical microscopy / L. Eligal, F. Culfaz, V. McCaughan et al. // Review of Scientific Instruments. - 2009. - Vol. 80. - P. 033701.

75. Qian, G. Note: A simple, convenient, and reliable method to prepare gold scanning tunneling microscope tips / G. Qian, S. Saha, K. M. Lewis // Review of Scientific Instruments. - 2010. - Vol. 81. - P. 016110.

76. Lopes, M. Fast and reliable fabrication of gold tips with sub-50 nm radius of curvature for tip-enhanced Raman spectroscopy / M. Lopes, T. Toury, M. L. de La Chapelle, F. Bonaccorso, P.G. Gucciardi // Review of Scientific Instruments. - 2013. - Vol. 84. - P. 073702.

77. Gingery, D. Single-step electrochemical method for producing very sharp Au scanning tunneling microscopy tips / D. Gingery, P. Buhlmann // Review of Scientific Instruments. - 2007. - Vol. 78. - P. 113703.

78. Zaccardi, M. J. Preparation of Chemically Etched Tips for Ambient Instructional Scanning Tunneling Microscopy / M.J. Zaccardi, K. Winkelmann, J.A. Olson // Journal of Chemical Education. - 2010. - Vol. 87. - № 3. - P. 308-310.

79. Constant current etching of gold tips suitable for tip-enhanced Raman spectroscopy / G. Xu, Zh. Liu, K. Xu et al. // Review of scientific instruments . - 2012. - Vol. 83. - P. 103708.

80. Zhang, W. Single Molecule Tip-Enhanced Raman Spectroscopy with Silver Tips / W. Zhang, B.S. Yeo, T. Schmid, R. Zenobi // J. Phys. Chem. C. -2007. - Vol. 111. - № 4. - P. 1733-1738.

81. Fabrication of silver tips for scanning tunneling microscope induced luminescence / C. Zhang, B. Gao, L.G. Chen et al. // Rev. Sci. Instrum. -2011. - Vol. 82. - P. 083101.

82. Reproducible electrochemical etching of silver probes with a radius of curvature of 20nm for tip-enhanced Raman applications / J.S. Lloyd, A. Williams, R.H. Rickman et al. // Appl. Phys. Lett. - 2011. - Vol. 99. - P. 143108.

83. Dickmann, K. New etching procedure for silver scanning tunneling microscopy tips / K. Dickmann, F. Demming, J. Jersch // Rev. Sci. Instrum. - 1996. - Vol. 67. - № 3. - P. 845.

84. Hodgson, P. A. Note: Electrochemical etching of silver tips in concentrated sulfuric acid / P. A. Hodgson, Y. Wang, A. Awez Mohammad, P. Kruse // Rev. Sci. Instrum. - 2013. - Vol. 84. - P. 026109.

85. Note: Automated electrochemical etching and polishing of silver scanning tunneling microscope tips / S. S. Sasaki, S. M. Perdue, A. R. Perez et al. // Review of scientific instruments. - 2013. - Vol. 84. - P. 096109.

86. Guckenberger, R. The Scanning Tunneling Microscope in Biology / R. Guckenberger, T. Hartmann, W. Wiegraebe and W. Bauneister // Scanning Tunneling Microscopy II / R. Wiesendanger, H. J. Guenherodt - Berlin: Springer, 1995. - p. 51-98.

87. Orloff, J. Fundamental limits to imaging resolution for focused ion beams / J. Orloff, A. // Proc. SPIE. Electron-Beam Sources and Charged-Particle Optics. - 1995. - Vol. 2522. - P. 412.

88. Бусев, А.И. Аналитическая химия золота / А.И. Бусев, В.М. Иванов. -Москва: Наука, 1973. - 133 с.

89. Kulakov, M. Capillary and Surface Effects in the Formation of Nanosharp Tungsten Tips by Electropolishing / M. Kulakov, I. Luzinov, K.G. Kornev // Langmuir. - 2009. - Vol. 25. - № 8. - P. 4462-4468.

90. Mugele, F. Electrowetting: from basics to applications / F. Mugele, J.-C. Baret // J. Phys.: Condens. Matter. - 2005. - Vol. 17. - P. 705-74.

91. Mino, T. Quantitative Analysis of Polarization-Controlled Tip-Enhanced Raman Imaging through the Evaluation of the Tip Dipole / T. Mino, Y. Saito, P. Verma // ACS Nano. - 2014. - Vol. 8. - № 10. - P. 10187-10195.

92. Vasilchenko, V. E. Highly rough tapered gold and silver tips for polarization-controlled TERS performance / V.E. Vasilchenko, S.S. Kharintsev, M.Kh. Salakhov // Journal of Physics: Conference Series. -2015. - Vol. 613. - P. 012017.

93. Kharintsev S. S. Nanopatterning and tuning of optical taper antenna apex for tip-enhanced Raman scattering performance / S.S. Kharintsev, A.M. Rogov, S.G. Kazarian // Rev. Sci. Instrum. - 2013. - Vol. 84. - P. 093106.

94. Vasilchenko, V. E. DC-pulsed voltage electrochemical method based on duty cycle self-control for producing TERS gold tips / V.E. Vasilchenko, S.S. Kharintsev, M.Kh. Salakhov // Journal of Physics: Conference Series. -2013. - Vol. 478. - P. 012016.

95. Electrochemical design of plasmonic nanoantennas for tip-enhanced optical spectroscopy and imaging performance / S. Kharintsev, A. Alekseev, V. Vasilchenko et al // Optical Materials Express. - 2015. - Vol. 5. - №10. - P. 2225-2230.

96. Kharintsev, S. S. Plasmonic optical antenna design for performing tip-enhanced Raman spectroscopy and microscopy / S. S. Kharintsev, G. G. Hoffmann, A. I. Fishman M. K. Salakhov // J. Phys. D. Appl. Phys. - 2013. - Vol. 46, - № 14. - P. 145501.

97. Биккенин, Р. Р. Теория электрической связи / Р. Р. Биккенин, М. Н. Чесноков. - Москва: Издательский центр «Академия», 2010. - 329 с.

98. Миронов, В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии / В.Л. Миронов // Нижний Новогород : Институт физики микроструктур РАН, 2004. - 110 с.

99. Dunn, R.C. Near-field scanning optical microscopy / R.C. Dunn. Chem.Rev. - 1999. - Vol. 99. - № 10. - P. 2891-2928.

100. Lieberman, K. Simultaneous scanning tunnelling and optical near-field imaging with a micropipette / K. Lieberman, A. Lewis// Appl. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 62. - P. 1335.

101. Betzig, E. Combined shear force and near-field scanning optical microscopy / E. Betzig, P.L. Finn, J.S. Weiner // Appl. Phys. Lett. - 1992. -Vol. 60. - P. 2484.

102. Comparison between shear force and tapping mode AFM - High resolution imaging of DNA / M. Antognozzi, M.D. Szczelkun, A.N. Round, M.J. Miles // Single mol. - 2002. - Vol. 3. - P. 105.

103. Enhancing the resolution of scanning near-field optical microscopy by a metal tip grown on an aperture probe / H.G. Frey, F. Keilmann, A. Kriele, R. Guckenberger // Appl. Phys. Lett. - 2002. - Vol. 81. - P. 5030-5032.

104. Local fluorescent probes for the fluorescence resonance energy transfer scanning near-field optical microscopy / G. T. Shubeita, S.K. Sekatskii, G. Dietler, V.S. Letokhov // Applied physics letters. - 2002. -Vol. 80. - № 15. - P. 2625-2627.

105. Секацкий, С.К. Сканирующая оптическая микроскопия нанометрового разрешения с резонансным возбуждением образцов от одноатомного возбужденного центра / С.К. Секацкий, B.C. Летохов // Письма в ЖЭТФ. - 1996. - Т. 6. - Вып. 5. - С. 311- 315.

106. Sekatskii, S.K. Single molecule fluorescence resonance energy transfer scanning near-field optical microscopy / S.K. Sekatskii, G. Dietler, V.S. Letokhov // Chemical Physics Letters. - 2008. - Vol. 452. - P. 220224.

107. Campion, A. Surface-enhanced Raman scattering / A. Campion, P. Kambhampati // Chem. Soc. Rev. - 1998. - Vol. 27. - P. 241-250.

108. Nanoscale chemical analysis by tip-enhanced Raman spectroscopy / R.M. Stockle, Y.D. Suh, V. Deckert, R. Zenobi // Chem. Phys. Lett. - 2000.

- Vol. 318. - P. 131-136.

109. Metallized tip amplification of near-field Raman scattering / N. Hayazawa, Y. Inouye, Z. Sekkat, S. Kawata // Opt. Commun. - 2000. - Vol. 183. - P. 333-336.

110. Anderson, M.S. Locally enhanced Raman spectroscopy with an atomic force micro-scope / M.S. Anderson // Appl. Phys. Lett. - 2000. -Vol. 76. - P. 3130.

111. Surface enhanced Raman spectroscopy:towards single molecular spectroscopy / B. Pettinger, G. Picardi, R. Schuster, G. Ertl // Electrochemisty. - 2000. - Vol. 68. - P. 942-949.

112. Bozhevolnyi, S. I. Second-harmonic scanning optical microscopy of individual nanostructures / S.I. Bozhevolnyi, V.Z. Lozovski // Phys. Rev. B.

- 2002. - V. 65. - P. 235420.

113. Novotny, L. Near-field optical imaging using metal tips illuminated by higher-order Hermite-Gaussian beams / L. Novotny, E.J. Sanchez, X.S. Xie // Ultramicroscopy. - 1998. - Vol. 71. - P. 21-29.

114. Second-harmonic generation from individual surface defects under local excitation / A.V. Zayats, T. Kalkbrenner, V. Sandoghdar, J. Mlynek // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 61. - P. 4545-4548.

115. Local crystal analysis using near-field second harmonic microscopy: application to thin ferroelectric films / I.I. Smolyaninov, H.Y. Liang, C.H. Lee, C.C. Davis // J. Appl. Phys. - 2001. - Vol. 89. - P. 206-211.

116. Tip-enhanced optical spectroscopy A. / Hartschuh, M. R. Beversluis, A. Bouhelier, L. Novotny // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. - 2004. - Vol. 362. - P. 807-819.

117. Sharma, G. Tip-enhanced Raman scattering - Targeting structure-specific surface characterization for biomedical samples / G. Sharma, T. Deckert-Gaudig, V. Deckert // Adv. Drug Deliv. Rev. - 2015. - Vol. 89. - P. 42-56.

118. The optical properties of metal nano-particles: the influence of size, shape, and dielectric environment / K.L. Kelly, E. Coronado, L.L. Zhao, G.C. Schatz // J. Phys. Chem. B. - 2003. - Vol. 107. - P. 668-677.

119. Neacsu, C.C. Plasmonic light scattering from nanoscopic metal tips / C.C. Neacsu, G.A. Steudle, M.B. Raschke // Appl. Phys. B. - 2005. - Vol. 80. - P. 295-300.

120. Charge-transfer theory of surface enhanced Raman spectroscopy: Herzberg-Teller contributions / J.R. Lombardi, R.L. Birke, T. Lu, J. Xu // J. Chem. Phys. - 1986. - Vol. 84. - P. 4174.

121. Sharma, K.K. Optics: Principles and Applications / K.K. Sharma -Academic Press, 2006. - 567 p.

122. Салех, Б. Оптика и фотоника. Принципы и применения / Б. Салех, М. Тейх. - Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2012. - 760 с.

123. Longitudinal field modes probed by single molecules / L. Novotny, M. Beversluis, K. Youngworth, T. Brown // Phys. Rev. Lett. - 2001. - Vol. 86. - № 23. - P. 5251-5254.

124. Longitudinal anisotropy of the photoinduced molecular migration in azobenzene polymer films / Y. Gilbert, R. Bachelot, P. Royerr A et al. // Opt. Lett. - 2006. - Vol. 31. - № 5. - P. 613-618.

125. Bailo, E. Tip-enhanced Raman scattering / E. Bailo, V. Deckert // Chem. Soc. Rev. -2008. - №37. - P. 921-930.

126. Мухитов, А.Р. Современная световая микроскопия в биологических и медицинских исследованиях / А.Р. Мухитов, С.С. Архипова, Е.Е. Никольский // М.: Наука, 2011. - 140 с.