Строение и оптические свойства наночастиц золота и его сплавов в стеклянных матрицах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Дурыманов Вениамин Александрович

• Дурыманов Вениамин Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Дурыманов Вениамин Александрович

Введение

1 Плазмонные материалы (литературный обзор)

1.1 Поверхностный плазмонный резонанс

1.2 Современные тенденции в исследовании плазмонных материалов

1.3 Моделирование оптических свойств плазмонных материалов

1.4 Перспективы исследования биметаллических наночастиц АиМ^

1.5 Метод теории функционала плотности

2 Влияние условий синтеза на структуру и оптические свойства наночастиц золота в натриево-силикатных стеклах

2.1 Условия синтеза и получение экспериментальных данных

2.2 Спектры оптической экстинкции

2.3 Данные рентгеновской дифракции

2.4 Спектры рентгеновского поглощения Аи Ь3 - края БХАББ

2.5 Моделирование поверхности золотых наночастиц методами теории функционала плотности

2.6 Изменение структуры наночастиц золота в процессе термической обработки

3 Влияние термической обработки стекол на основе системы

7п0 - М§0 - А1203 - БЮ2 с зародышеобразователями ТЮ2 и 7г02 на процесс осаждения наночастиц золота и их оптические свойства

3.1 Изготавление образцов и получение экспериментальных данных

3.2 Характерные температуры и изменение плотности образцов стекла в процессе термической обработки

3.3 Оптические свойства образцов в процессе термической обработки

3.4 Структура образцов стеклокерамики

3.4.1 Данные рентгеновской дифракции

3.4.2 Спектры комбинационного рассеяния

3.4.3 Изображения просвечивающей электронной микроскопии

3.5 Моделирование спектров оптической экстинкции малых наночастиц

4 Диэлектрические функции плазмонных материалов из первых принципов

4.1 Методы и подходы

4.2 Диэлектрические функции простых металлов

4.3 Плазмонный резонанс однокомпонентных наночастиц

4.4 Диэлектрические функции сплавов

4.5 Переносимость поправки и

4.6 Наночастицы М^ и АиМ^

Заключение

Список литературы

Список основных публикаций автора

Список сокращений и условных обозначений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Строение и оптические свойства наночастиц золота и его сплавов в стеклянных матрицах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие общества, а соответственно и технологий, сильно коррелирует с усложнением и усовершенствованием используемых оборудования и методов. В частности, применение плазмонных материалов находит все более широкое применение в различных отраслях и становится все более значимой темой, а предлагаемые методы их использования - все более сложными. Так применение плазмонных наноматериалов на основе золота и серебра все чаще используется для задач усиления флуоресценции и лазерных технологий, солнечной энергетики, химического анализа и многих других. При этом зачастую предлагается использование сложных систем упорядоченных массивов и агломератов наночастиц, получение которых является отдельной сложной задачей.

Очевидно, что вместе с развитием технологий применения плазмонных материалов, растут и требования к качеству самих материалов и возможности тонкой настройки их параметров. Если говорить о возможности тонкой настройки параметров плазмонных материалов, то свойства локализованного поверхностного плазмонного резонанса (ЛППР) наночастиц зависят от размера, формы и диэлектрических свойств используемых материалов и используемой диэлектрической матрицы. Зачастую для достижения лучшего контроля над свойствами ЛППР используют метод, сочетающий как фактор состава, так и геометрии при синтезе наночастиц - использование наночастиц с так называемой архитектурой ядро-оболочка (ядро @ оболочка). В частности, для золотосеребряных наночастиц со структурой ядро-оболочка была продемонстрирована возможность настройки положения полосы в значительно более широком диапазоне длин волн, чем для соответствующих монометаллических наночастиц. Однако использование золота и серебра при синтезе имеет и свои недостатки, что обусловлено дороговизной данных материалов и ограниченным диапазоном резонансных длин волн. В связи с этим исследователи все чаще задумываются о замене этих материалов более

дешевыми и распространенными аналогами с такими же или даже более подходящими для конкретной задачи свойствами.

Так для задач получения широкополосных поглотителей света в солнечной энергетике помимо золотых наночастиц, также предлагались и наночастицы магния, демонстрирующие широкий пик поглощения при диаметре наночастиц более 100 нм. Однако, важно отметить, что в контексте той же задачи солнечной энергетики помимо наличия широкой полосы поглощения у наночастиц, необходимо учитывать и их стабильность по отношению к длительному термическому воздействию, что, учитывая высокую химическую активность магния ограничивает перспективы его применения в «чистом» виде. То есть важно понимать, что для возможности долгосрочного использования плазмонных материалов без существенной потери качества необходимо обеспечить их стабильность в процессе эксплуатации и в частности, в процессе длительного термического воздействия. Если также учесть еще и тот факт, что сплав двух плазмонных материалов может приводить к образованию нового плазмонного материала, то область поиска способов улучшения характеристик ЛППР становится крайне обширной, а соответствующая задача - весьма трудоемкой.

Таким образом, определение того, как влияют условия синтеза и термическая обработка на структуру и оптические свойства плазмонных материалов, а также развитие надежных методов анализа их структуры и свойств является актуальной задачей физики конденсированного состояния.

Цель работы: установить зависимости структуры и оптических свойств золотосодержащих наночастиц от условий синтеза и термического воздействия в различных диэлектрических матрицах и на их основе разработать эффективный метод прогнозирования оптических свойств золотосодержащих плазмонных материалов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• Определить характерные размеры и структуру наночастиц, полученных с применением лазерного облучения пленок золота различной толщины (6, 10 и 70 нм) на поверхности натриево-силикатного стекла ультрафиолетовым эксимерным лазером с интенсивностью ниже порога абляции стекла в зависимости от исходной толщины золотой пленки, по данным оптических спектров, спектров рентгеновской дифракции и спектров Au Ь3 - края EXAFS.

• Установить влияние термической обработки при 300 °С в течение 48 часов на образцы наночастиц, полученных с применением лазерного облучения золотых пленок на поверхности натриево-силикатного стекла, в зависимости от их исходной толщины.

• Выявить влияние термической обработки на процесс образования золотых наночастиц в стекле 7пО - MgO - Al2Oз - SiO2, содержащем зародышеобразователи TiO2 и ZrO2.

• Определить зависимость оптических свойств и структуры наночастиц золота в стекле ZnO - MgO - Al2Oз - SiO2, содержащем зародышеобразователи TiO2 и ZrO2 от условий термообработки.

• Установить влияние выбора обменно-корреляционного функционала на рассчитываемую электронную структуру и диэлектрические свойства простых металлов Au, Ag, Al, Mg и их сплавов, составляющих наночастицы.

• Разработать методику расчета диэлектрических функций Аи, Mg, и их сплавов для описания экспериментальных спектров экстинкции в широком оптическом диапазоне длин волн.

Объекты исследования:

• Монометаллические плазмонные наночастицы золота в приповерхностном слое натриево-силикатного стекла, синтезированные методом облучения ультрафиолетовым эксимерным лазером золотой пленки интенсивностью ниже порога абляции стекла;

• Монометаллические плазмонные наночастицы золота в стеклянной матрице ZnO - MgO - Л12Оз - SiO2 с зародышеобразователями TiO2 и Zrü2.

• Объемные образцы золота, серебра, алюминия и магния, а также их сплавов.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались методы оптической спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии (TEM), спектроскопии рентгеновского поглощения (XAS), рентгеновской дифракции (XRD) и спектроскопии комбинационного рассеянии, расчеты электронной структуры исследуемых материалов проводились в рамках теории функционала плотности (DFT) в подходе псевдопотенциалов.

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые:

• Установлено влияние условий синтеза золотых наночастиц в стеклянных матрицах с применением облучения ультрафиолетовым эксимерным лазером интенсивностью ниже порога абляции стекла на их структуру и устойчивость к длительному термическому воздействию.

• Предложен механизм формирования структуры и состава приповерхностной области средней золотой наночастицы в стеклянной матрице в зависимости исходной толщены золотой пленки при синтезе с использованием ультрафиолетового лазерного облучения интенсивностью ниже порога абляции стекла.

• Продемонстрирована возможность настройки полосы локализованного плазмонного поверхностного резонанса золотых наночастиц малого радиуса в стеклах ZnO - MgO - A12O3 - SiO2 с зародышеобразователями TiO2 и ZrO2 в широких пределах (максимальное смещение составило 117 нм) путем термической обработки.

• Исследовано влияние альтернативных подходов теории функционала плотности на расчет диэлектрических функций простых металлов и их

сплавов, а также проверена корректность определения электронной структуры с их помощью. • Предложена эффективная методика расчета диэлектрических функций ряда простых металлов и их сплавов, упрощающая поиск новых материалов на их основе.

Теоретическая и практическая значимость.

Полученные результаты по установлению влияния условий синтеза и термической обработки на структуру и оптические свойства наночастиц золота в различных диэлектрических матрицах являются важными для разработки устройств наноэлектроники и фотоники, а также для решения задач медицинской визуализации и химического анализа Выявленная стабильность структуры и оптических свойств золотых наночастиц в силикатных стеклах, полученных посредством облучения ультрафиолетовым эксимерным лазером с интенсивностью ниже порога абляции стекла пленки золота толщиной 70 нм на его поверхности будет полезна для создания износостойких солнечных панелей, сверхплотной записи информации на стекле, а также для разработки новых оптических и лазерных устройств. Продемонстрированная перестраиваемость полосы плазмонного резонанса золотых частиц в стеклах ZnO - MgO - Al2Oз - SiO2 является важным результатом как для создания селективных поглотителей и наноантенн, так и для создания новых оптических и лазерных сред.

Предложенные методы прогнозирования оптических свойств новых плазмонных материалов позволяют в значительной степени ускорить процесс их поиска, а развитие метода расчета оптических свойств малых наночастиц в неоднородных диэлектрических матрицах на основе метода многосферных T - матриц позволяет отчасти решить проблему корреляции между размером наночастиц и значением локального показателя преломления.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1 При облучении ультрафиолетовым наносекундным лазером с длиной волны 193 нм поверхности оловосодержащего натриево-силикатного стекла, покрытой слоем золота с толщинами 6 и 10 нм образуются золотые наночастицы со стабильным золотым ядром, и оболочкой, состоящей из атомов Аи и Бп, состояние которой сильно зависит от термической обработки. Наночастицы золота, сформированные при лазерном облучении образца оловосодержащего натриево-силикатного стекла, покрытого слоем золота толщиной 70 нм, имеют как стабильное золотое ядро, так и оболочку, состоящую только из атомов Аи.

2 Термическая обработка стекла /пО - М§0 - АЪОэ - БЮ2 с зародышеобразователями ТЮ2 и /г02, содержащего малое количество золота (~ 0.02 мас. % НАиС14) ведет к образованию/расположению золотых наночастиц в стеклянной области, имеющей градиент показателя преломления, со средним значением, расположенным между таковыми для стекла и ядрами кристаллизации, образовавшимися в процессе разделения фаз.

3 Подход на основе LDA обменно-корреляционного функционала с поправкой Хаббарда (LDA+^) позволяет как получить диэлектрические функции, так и описать свойства основного состояния для объемных металлов серебра и золота, а также их сплавов АщА§1-х и АиАЬ, в соответствии с экспериментальными данными.

4 Разработанная методика расчета диэлектрических функций Аи, Mg, и их сплавов позволяет описать экспериментальные спектры экстинкции в широком оптическом диапазоне длин волн.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием общепринятых и апробированных методик анализа экспериментальных данных, таких как 1ша§е1 для анализа ТЕМ изображений, МБТМ для расчёта оптических спектров, GPAW и РиапШшЕвргевБО для квантово-механических

расчетов методом теории функционала плотности, а также собственного программного обеспечения и программы Athena для анализа EXAFS спектров. Экспериментальные данные получены с применением высокоточного оборудования: спектры поглощения рентгеновского излучения были измерены на линии луча KMC-2 установки синхротронного излучения BESSY-II (Берлин, Германия), а оптические спектры измерялись с применением спектрометра Lambda 900 UV/Vis/NIR (Perkin Elmer) и спектрофотометра Shimadzu UV-3600. Предложенные подходы по определению оптических свойств новых плазмонных материалов тестировались как на экспериментальных данных, имеющихся в литературных источниках, так и теоретических данных для родственных объектов.

Благодарности

Автор выражает благодарность и глубокую признательность своему научному руководителю профессору, доктору физико-математических наук Бугаеву Лусегену Арменаковичу за поддержку и помощь при выполнении исследовательской работы, обсуждение результатов и общее руководство. Также автор выражает искреннюю благодарность и признательность сотрудникам кафедры теоретической и вычислительной физики физического факультета ЮФУ, включая профессора, доктора физико-математических наук Авакяна Леона Александровича, доцентов, кандидатов физико-математических наук Срабионяна Василия Валерьевича и Сухарину Галину Борисовну, за постоянную помощь, поддержку, здоровую критику, обсуждение и новые идеи.

Автор выражает благодарность группе исследователей под руководством профессора Сигаева Владимира Николаевичиа Российского Химико-Технологического университета им. Д.И. Менделеева.

Автор благодарен за поддержку РФФИ (проект 18-32-00818 мол_а) и РНФ (проект 22-12-00106), благодаря которым были подготовлены второй и третий разделы диссертации, соответственно.

1 Плазмонные материалы (литературный обзор)

1.1 Поверхностный плазмонный резонанс

Развитие современных технологий находится в тесной взаимосвязи с материаловедением, включающим в себя создание и исследование новых перспективных наноматериалов. Стоит отметить, что такие наноматериалы используются не только в узкоспециализированных областях, например, при разработке лазерных сред или квантовых компьютеров, но также находят свое применение в медицинских исследованиях и используются в товарах повседневного спроса. К отдельной категории таких наноматериалов можно отнести плазмонные материалы, демонстрирующие явление локализованного поверхностного плазмонного резонанса и находящие широкое применение в задачах преобразования энергии света в тепло [1], медицинской визуализации [2, 3], наносенсорике [4, 5], катализе [6], а также в фотовольтаике и оптоэлектронике [7, 8].

Под плазмоном понимается когерентное колебание заряда в электронном газе, которое может взаимодействовать со светом. Такие колебания заряда в электронном газе возникают под действием переменного внешнего электромагнитного излучения и характеризуются внутренними свойствами облучаемого металла, в частности, электрической восприимчивостью. При падении электромагнитной волны на границу раздела между металлом и диэлектриком, например, стеклом или воздухом, электрическое поле падающей волны вызывает смещение облака свободных электронов в металле, что приводит к появлению некомпенсированного заряда у поверхности металла и возникновению соответствующих возвращающих сил, в результате чего на границе раздела возникает бегущая волна. Такое состояние, обусловленное взаимодействием электромагнитной волны и поляризации поверхности, называют поверхностным плазмоном-поляритоном.

Таким образом поверхностные плазмоны наблюдаются у металлических наночастиц и пленок, в случае, когда длина волны падающего света больше характерных размеров наночастиц/пленок, ограниченных диэлектрической средой, при этом поверхностные плазмоны сильно локализованы у границы раздела сред. При возбуждение поверхностного плазмона в металлических пленках на его резонансной частоте внешней электромагнитной волной говорят о поверхностном плазмонном резонансе, а в случае металлических наночастиц - о локализованном поверхностном плазмонном резонансе (рисунок 1.1). Если подытожить, то явление локализованного поверхностного плазмонного резонанса позволяет локализовать электромагнитное поле на нанометровых масштабах [9], и является весьма чувствительным к изменению диэлектрических свойств среды, что и находит свое применение в перечисленных выше задачах.

Рисунок 1.1 - Схематическое изображение явления локализованного поверхностного плазмонного резонанса.

1.2 Современные тенденции в исследовании плазмонных материалов

Наибольшее распространение в современных исследованиях получили наночастицы серебра и золота в стеклянных матрицах, что обусловлено их особыми оптическими свойствами [10-13], и явлением поверхностного

плазмонного резонанса в частности. Несмотря на выдающиеся оптические свойства, монометаллические наночастицы золота и серебра имеют и существенные недостатки, связанные с редкостью и дороговизной используемых материалов, и кроме того, такие наночастицы имеют ограниченный диапазон резонансных длин волн. Указанные обстоятельства существенно затрудняют применение таких материалов для решения широкого круга задач, таких как создание широкополосных поглотителей света для преобразования света в тепло, хранения и транспортировки энергии, создания селективных поглотителей, перестраиваемых в широком диапазоне длин волн и многих других.

Разумеется, есть и другие металлы, проявляющие ЛППР в видимой и ближней ультрафиолетовой области, например, медь [14], оксид алюминия, а также галий и магний [15-17]. И хотя эти металлы и являются более распространенными, они намного менее устойчивы к окислению, что также привносит существенные ограничения на область их применения.

Известно, что свойства ЛППР наночастиц зависят от их геометрического строения - от размера и формы [18]. Однако обычно, размер ограничивается нанометровым масштабом, что связано с технологией производства, а форма практически не поддается настройке на наноуровне. При этом сочетание факторов состава и геометрии при синтезе наночастиц может быть достигнуто в рамках так называемых структур ядро-оболочка. В связи с вышесказанным, в настоящее время большое внимание уделяется созданию биметаллических наночастиц со структурой ядро-оболочка [19, 20], и чуть меньшее внимание уделяется созданию биметаллических наночастиц со структурой сплава или твердого раствора [21, 22].

Данные подходы в некоторой степени позволяют преодолеть указанные выше ограничения, например, путем создания биметаллических наночастиц с металлическими компонентами, имеющими сильно различающиеся энергии ЛППР. Результирующий ЛППР в таких наночастицах может быть настроен в широких пределах, приблизительно соответствующих энергиям ЛППР

каждого компонента, путем изменения соотношения компонентов и атомной архитектуры частиц, то есть распределения компонентов по объему частицы. В частности, подход синтеза биметаллических золотосеребряных наночастиц со структурой ядро-оболочка был реализован в работе [23], где было продемонстрировано, что результирующие положение полосы ЛППР может быть настроено в диапазоне от ~ 450 до 600 нм, что в несколько раз превышает диапазон настройки ЛППР для соответствующих монометаллических наночастиц путем изменения их размера. Однако, полученные наночастицы по-прежнему не позволяют охватить основную часть видимого спектра. При этом важно понимать, что идеальная структура ядро-оболочка вряд ли осуществима, и даже если так, она может быть неустойчивой по отношению к смешиванию компонентов [24], что лишний раз подчеркивает практическую значимость исследований наночастиц со смешанной (легированной) компонентной структурой. Таким образом подбор компонентного состава для биметаллических частиц должен осуществляется в соответствии с решаемыми задачами, и требует ряда дополнительных исследований, таких как исследование стабильности образуемых соединений, их электронной структуры и оптических свойств.

Другим важным направлением исследования способов эффективного управления оптическими свойствами плазмонных материалов является разработка технологии создания упорядоченных массивов плазмонных наночастиц в стеклянных матрицах. Так было продемонстрировано, что дифракция на регулярных массивах наночастиц позволяет изменять оптические свойства нанокомпозита и может приводить к значительному сужению формы линии плазмонного резонанса и существенному усилению ближайшего поля по сравнению с полем, достижимым для изолированной наночастицы [25]. Также было показано, что положение линии плазмонного резонанса может быть существенно сдвинуто в область больших длин волн путем увеличения периода решетки [26, 27].

Обозначенные результаты также стимулируют поиск материалов с широкой полосой ЛППР. В целом, методы формирования упорядоченных массивов и решеток плазмонных наночастиц стремительно развиваются [2830]. При этом большинство из них основаны на литографических методах, в частности, на фото- или электронно-лучевой литографии, позволяющей использовать литографические или органические шаблоны. Еще одним перспективным методом получения пространственно упорядоченных наночастиц и их агломератов является метод облучения ультрафиолетовым эксимерным лазером интенсивностью ниже порога абляции стекла с использованием соответствующих шаблонов [31].

1.3 Моделирование оптических свойств плазмонных материалов

Наиболее распространенный способ, которому следуют исследователи для определения практически любого типа новых материалов, заключается в проведении экспериментов методом проб и ошибок. Однако такой способ проведения исследований имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что он требует много времени, а в случае если речь идет о использовании редких материалов, например, благородных металлов, то исследования становятся еще и дорогими. Альтернативным путем поиска кандидатов в новые перспективные материалы является вычислительное моделирование. Таким образом исследуемые физические свойства оцениваются с помощью компьютерного моделирования, а не по средствам проведения реальных экспериментов.

Для определения плазмонных свойств перспективных материалов требуется знание соответствующих диэлектрических функций, которые могут быть определены с помощью расчетов из первых принципов, как было продемонстрировано для ряда элементарных металлов [32, 33] и интерметаллических соединений [34].

Полученные диэлектрические функции в дальнейшем могут быть использованы для макроскопических электродинамических расчетов,

например, с использованием метода Т-матриц [35-37]. Важно отметить, что для рассмотрения достаточно крупных наночастиц, размером более 10 нм, диэлектрические функции близки к таковым для объемного материала, при этом влияние размера на оптические свойства обуславливается чисто геометрическими факторами и называется внешним размерным эффектом. В то время как для наночастиц размером менее 10 нм диэлектрическая функция сильно перестраивается и влияние геометрии отходит на второй план, такую зависимость от размера наночастиц называют внутренним размерным эффектом. Для малых наночастиц (меньше 10 нм) разработан ряд аналитических моделей учета размерной зависимости диэлектрической функции [38], однако в литературе зачастую ограничиваются рассмотрением более крупных частиц с использованием диэлектрических функций соответствующих их объемным аналогам.

Рисунок 1.2 - Влияние концентрации серебра на положение максимума ЛППР в структурах состава ЛиьхЛ§х для случаев: твердого раствора (а);

Ли@Л§ (б) и Л§@Ли (в).

Также важно учитывать, что при поиске перспективных плазмонных материалов на основе биметаллических структур возможна их деградация в процессе эксплуатации, например, в следствии термического воздействия или высокой реакционной способности компонент. Так в случае наночастиц со структурой ядро-оболочка возможно взаимное проникновение атомов ядра и оболочки, что приводит к перемешиванию компонент, и в предельном случае

приводит к переходу в структуру типа сплава или неупорядоченного твердого раствора.

В работе [39], на примере золотосеребряных наночастиц было показано, что динамика поведения плазмонных свойств таких наноматериалов, в зависимости от концентрации компонентов, для структур ядро-оболочка и твердый раствор вообще говоря различна (рисунок 1.2). Этот результат с одной стороны позволяет надеяться на возможность определения структуры биметаллических наночастиц по их спектрам оптической экстинкции, а с другой - подчеркивает значимость исследований биметаллических наночастиц со смешанной (легированной) структурой.

1.4 Перспективы исследования биметаллических наночастиц АиМ^

Учитывая тот факт, что положение полосы ЛППР монометаллических наночастиц магния диаметром ~50 нм находится на длинах волн X ~ 350 нм, замена дорогостоящего серебра в золотосеребряных наночастицах на более широкодоступный магний представляется многообещающим способом создания широкополосных поглотителей света (рисунок 1.3).

В настоящее время способ изготовления наночастиц MgAu со структурой сплава, основывается на химическом осаждении магния на золото. К сожалению такие методы затруднены сильно отрицательным стандартным электродным потенциалом магния. Обычно формирование тонких структур сплавов AuMg требует сложных процедур, таких как вакуумное осаждение, рабочая атмосфера без влажности, высокие температуры (выше 900К при использовании расплавов на основе хлоридных солей) и т. д. Тем не менее в недавней работе [40] была продемонстрирована возможность осаждения магния из расплавов нитратов при более низких температурах (400-500 К), что приводит к контролируемому образованию сплавов АщМ^, АиМ^, АиМ^2 и АиМ^3.

300 400 500 600 700

Длина волны, нм

Рисунок 1.3 - Сравнение спектров оптической экстинкции для наночастиц золота (точечный пунктир), магния (штриховой пунктир) и наночастиц структуры ядро-оболочка Mg@Au (сплошная линия), размер наночастиц равен 40 нм, а в легенде указано доля атомов золота в наночастице.

Что потенциально позволяет создавать наночастицы MgAu со структурой сплавов в приповерхностных слоях стекла, и возможно, наночастицы MgAu со структурой ядро-оболочка. Несмотря на то, что в открытом доступе имеются диэлектрические функции как для золота [41, 42], так и для магния [43, 44], для поиска и оценки оптических свойств плазмонных биметаллических наночастиц АиМ^ также необходимо знание диэлектрических функций соответствующих сплавов, сведения о которых в открытом доступе отсутствуют.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дурыманов Вениамин Александрович, 2023 год

Список литературы

1. Materials and design of nanostructured broadband light absorbers for advanced light-to-heat conversion / J. U. Kim, S. Lee, S. J. Kang, T. Kim // Nanoscale. - 2018. - Vol. 10. - № 46. - P. 21555-21574.

2. Letfullin R. R. Plasmonic Nanomaterials for Nanomedicine / R. R. Letfullin, T. F. George // Springer Handbook of Nanomaterials. - Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2013. - P. 1063-1098.

3. Surface plasmon resonance in gold nanoparticles: a review / V. Amendola, R. Pilot, M. Frasconi, O. M. Marago, M. A. Iati // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2017. - Vol. 29. - № 20. - P. 203002.

4. Surface- and Tip-Enhanced Raman Spectroscopy in Catalysis / T. Hartman, C. S. Wondergem, N. Kumar, A. van den Berg, B. M. Weckhuysen // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2016. - Vol. 7. - № 8. - P. 15701584.

5. Mejia-Salazar J. R. Plasmonic Biosensing / J. R. Mejia-Salazar, O. N. Oliveira // Chemical Reviews. - 2018. - Vol. 118. - № 20. - P. 10617-10625.

6. Baffou G. Nanoplasmonics for chemistry / G. Baffou, R. Quidant // Chemical Society Reviews. - 2014. - Vol. 43. - № 11. - P. 3898.

7. Catalytic conversion of solar to chemical energy on plasmonic metal nanostructures / U. Aslam, V. G. Rao, S. Chavez, S. Linic // Nature Catalysis. -2018. - Vol. 1. - № 9. - P. 656-665.

8. Roadmap on plasmonics / M. I. Stockman, K. Kneipp, S. I. Bozhevolnyi, S. Saha, A. Dutta, J. Ndukaife, N. Kinsey, H. Reddy, U. Guler, V. M. Shalaev, A. Boltasseva, B. Gholipour, H. N. S. Krishnamoorthy, K. F. MacDonald, C. Soci, N. I. Zheludev, V. Savinov, R. Singh, P. Groß, C. Lienau, M. Vadai, M. L. Solomon, D. R. Barton, M. Lawrence, J. A. Dionne, S. V Boriskina, R. Esteban, J. Aizpurua, X. Zhang, S. Yang, D. Wang, W. Wang, T. W. Odom, N. Accanto, P. M. de Roque, I. M. Hancu, L. Piatkowski, N. F. van Hulst, M. F. Kling // Journal of Optics. - 2018. - Vol. 20. - № 4. - P. 043001.

9. Hao E. Electromagnetic fields around silver nanoparticles and dimers / E. Hao, G. C. Schatz // The Journal of Chemical Physics. - 2004. - Vol. 120. -

№ 1. - P. 357-366.

10. Optical properties of gold nanoparticle embedded Er3+ doped lead-tellurite glasses / E. S. Sazali, M. R. Sahar, S. K. Ghoshal, R. Arifin, M. S. Rohani, A. Awang // Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - Vol. 607. - P. 85-90.

11. Garcia M. A. Surface plasmons in metallic nanoparticles: fundamentals and applications / M. A. Garcia // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2011. - Vol. 44. - № 28. - P. 283001.

12. Size-dependent surface-plasmon-enhanced photoluminescence from silver nanoparticles embedded in silica / O. A. Yeshchenko, I. M. Dmitruk, A. A. Alexeenko, M. Y. Losytskyy, A. V. Kotko, A. O. Pinchuk // Physical Review B. -2009. - Vol. 79. - № 23. - P. 235438.

13. Wilcoxon J. Optical Absorption Properties of Dispersed Gold and Silver Alloy Nanoparticles / J. Wilcoxon // The Journal of Physical Chemistry B. -2009. - Vol. 113. - № 9. - P. 2647-2656.

14. Plasmonic Properties of Copper Nanoparticles Fabricated by Nanosphere Lithography / G. H. Chan, J. Zhao, E. M. Hicks, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne // Nano Letters. - 2007. - Vol. 7. - № 7. - P. 1947-1952.

15. How an oxide shell affects the ultraviolet plasmonic behavior of Ga, Mg, and Al nanostructures / Y. Gutierrez, D. Ortiz, J. M. Sanz, J. M. Saiz, F. Gonzalez, H. O. Everitt, F. Moreno // Optics Express. - 2016. - Vol. 24. - № 18. -P. 20621.

16. Dielectric function and plasmonic behavior of Ga(II) and Ga(III) / Y. Gutiérrez, M. Losurdo, P. García-Fernández, M. Sainz de la Maza, F. González, A. S. Brown, H. O. Everitt, J. Junquera, F. Moreno // Optical Materials Express. -2019. - Vol. 9. - № 10. - P. 4050.

17. Biggins J. S. Magnesium Nanoparticle Plasmonics / J. S. Biggins, S. Yazdi, E. Ringe // Nano Letters. - 2018. - Vol. 18. - № 6. - P. 3752-3758.

18. Kreibig U. Optical Properties of Metal Clusters : Springer Series in

Materials Science. Vol. 25 / U. Kreibig, M. Vollmer. - Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 1995.

19. Misfit dislocation loops in composite core-shell nanoparticles / M. Y. Gutkin, A. L. Kolesnikova, S. A. Krasnitsky, A. E. Romanov // Physics of the Solid State. - 2014. - Vol. 56. - № 4. - P. 723-730.

20. Deposition of bimetallic Au/Ag clusters by the method of laser deposition of nanoparticles from colloidal systems / A. A. Antipov, S. M. Arakelian, S. V. Kutrovskaya, A. O. Kucherik, T. A. Vartanian // Optics and Spectroscopy. - 2014. - Vol. 116. - № 2. - P. 324-327.

21. Gong C. Noble Metal Alloys for Plasmonics / C. Gong, M. S. Leite // ACS Photonics. - 2016. - Vol. 3. - № 4. - P. 507-513.

22. Chiu M.-H. Optical Properties of Au-Based and Pt-Based Alloys for Infrared Device Applications: A Combined First Principle and Electromagnetic Simulation Study / M.-H. Chiu, J.-H. Li, T. Nagao // Micromachines. - 2019. -Vol. 10. - № 1. - P. 73.

23. Formation of bimetallic gold-silver nanoparticles in glass by UV laser irradiation / M. Heinz, V. V. Srabionyan, L. A. Avakyan, A. L. Bugaev, A. V. Skidanenko, S. Y. Kaptelinin, J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L. A. Bugaev // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 767. - P. 1253-1263.

24. Core/shell iron/iron oxide nanoparticles: are they promising for magnetic hyperthermia? / Z. Nemati, J. Alonso, H. Khurshid, M. H. Phan, H. Srikanth // RSC Advances. - 2016. - Vol. 6. - № 45. - P. 38697-38702.

25. Experimental observation of narrow surface plasmon resonances in gold nanoparticle arrays / Y. Chu, E. Schonbrun, T. Yang, K. B. Crozier // Applied Physics Letters. - 2008. - Vol. 93. - № 18. - P. 181108.

26. Nikitin A. G. Narrow plasmon resonances in diffractive arrays of gold nanoparticles in asymmetric environment: Experimental studies / A. G. Nikitin, T. Nguyen, H. Dallaporta // Applied Physics Letters. - 2013. - Vol. 102. - № 22. -P. 221116.

27. Engineering novel tunable optical high-Q nanoparticle array filters for

a wide range of wavelengths / A. D. Utyushev, I. L. Isaev, V. S. Gerasimov, A. E. Ershov, V. I. Zakomimyi, I. L. Rasskazov, S. P. Polyutov, H. Agren, S. V. Karpov // Optics Express. - 2020. - Vol. 28. - № 2. - P. 1426.

28. 2D-patterning of self-assembled silver nanoisland films / S. Chervinskii, I. Reduto, A. Kamenskii, I. S. Mukhin, A. A. Lipovskii // Faraday Discussions. - 2016. - Vol. 186. - P. 107-121.

29. Self-organized ordered silver nanoparticle arrays obtained by solid state dewetting / A. Le Bris, F. Maloum, J. Teisseire, F. Sorin // Applied Physics Letters. - 2014. - Vol. 105. - № 20. - P. 203102.

30. Direct laser printing of tunable IR resonant nanoantenna arrays / D. Pavlov, S. Syubaev, A. Kuchmizhak, S. Gurbatov, O. Vitrik, E. Modin, S. Kudryashov, X. Wang, S. Juodkazis, M. Lapine // Applied Surface Science. -2019. - Vol. 469. - P. 514-520.

31. Laser implantation of plasmonic nanostructures into glass / S. J. Henley, M. J. Beliatis, V. Stolojan, S. R. P. Silva // Nanoscale. - 2013. - Vol. 5. -№ 3. - P. 1054-1059.

32. First-principles calculations of the optical properties of metals / E. G. Maksimov, I. I. Mazin, S. N. Rashkeev, Y. A. Uspenski // Journal of Physics F: Metal Physics. - 1988. - Vol. 18. - № 4. - P. 833-849.

33. Werner W. S. M. Optical Constants and Inelastic Electron-Scattering Data for 17 Elemental Metals / W. S. M. Werner, K. Glantschnig, C. Ambrosch-Draxl // Journal of Physical and Chemical Reference Data. - 2009. - Vol. 38. -№ 4. - P. 1013-1092.

34. Blaber M. G. Optical properties of intermetallic compounds from first principles calculations: a search for the ideal plasmonic material / M. G. Blaber, M D. Arnold, M. J. Ford // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2009. - Vol. 21. - № 14. - P. 144211.

35. Waterman P. C. Matrix formulation of electromagnetic scattering / P. C. Waterman // Proceedings of the IEEE. - 1965. - Vol. 53. - № 8. - P. 805-812.

36. Mishchenko M. I. Light scattering by randomly oriented axially

symmetric particles / M. I. Mishchenko // Journal of the Optical Society of America A. - 1991. - Vol. 8. - № 6. - P. 871.

37. Mackowski D. W. Calculation of the T matrix and the scattering matrix for ensembles of spheres / D. W. Mackowski, M. I. Mishchenko // Journal of the Optical Society of America A. - 1996. - Vol. 13. - № 11. - P. 2266.

38. Derkachova A. Dielectric Function for Gold in Plasmonics Applications: Size Dependence of Plasmon Resonance Frequencies and Damping Rates for Nanospheres / A. Derkachova, K. Kolwas, I. Demchenko // Plasmonics.

- 2016. - Vol. 11. - № 3. - P. 941-951.

39. An Effect of Internal Structure of Bimetallic Nanoparticles on Optical Properties for AuAg/Glass Material / A. V. Skidanenko, L. A. Avakyan, E. A. Kozinkina, L. A. Bugaev // Physics of the Solid State. - 2018. - Vol. 60. - № 12. -P. 2571-2578.

40. Magnesium-Gold Alloy Formation by Underpotential Deposition of Magnesium onto Gold from Nitrate Melts / V. Cvetkovic, N. Jovicevic, J. Stevanovic, M. Pavlovic, N. Vukicevic, Z. Stevanovic, J. Jovicevic // Metals. -2017. - Vol. 7. - № 3. - P. 95.

41. Johnson P. B. Optical Constants of the Noble Metals / P. B. Johnson, R. W. Christy // Physical Review B. - 1972. - Vol. 6. - № 12. - P. 4370-4379.

42. An Analytic Model for the Dielectric Function of Au, Ag, and their Alloys / D. Rioux, S. Vallieres, S. Besner, P. Muñoz, E. Mazur, M. Meunier // Advanced Optical Materials. - 2014. - Vol. 2. - № 2. - P. 176-182.

43. Hagemann H.-J. Optical constants from the far infrared to the x-ray region: Mg, Al, Cu, Ag, Au, Bi, C, and Al_2O_3 / H.-J. Hagemann, W. Gudat, C. Kunz // Journal of the Optical Society of America. - 1975. - Vol. 65. - № 6. -

P. 742.

44. Dynamic Optical Properties of Metal Hydrides / K. J. Palm, J. B. Murray, T. C. Narayan, J. N. Munday // ACS Photonics. - 2018. - Vol. 5. - № 11.

- P. 4677-4686.

45. Hohenberg P. Inhomogeneous Electron Gas / P. Hohenberg, W. Kohn

// Physical Review. - 1964. - Vol. 136. - № 3B. - P. B864-B871.

46. Kohn W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn, L. J. Sham // Physical Review. - 1965. - Vol. 140.

- № 4A. - P. A1133-A1138.

47. Aryasetiawan F. The GW method / F. Aryasetiawan, O. Gunnarsson // Reports on Progress in Physics. - 1998. - Vol. 61. - № 3. - P. 237-312.

48. Engineering Au Nanoparticle Arrays on SiO2 Glass by Pulsed UV Laser Irradiation / K. Grochowska, G. Sliwinski, A. Iwulska, M. Sawczak, N. Nedyalkov, P. Atanasov, G. Obara, M. Obara // Plasmonics. - 2013. - Vol. 8. -№ 1. - P. 105-113.

49. Nanosecond pulsed laser nanostructuring of Au thin films: Comparison between irradiation at low and atmospheric pressure / C. Sánchez-Aké, A. Canales-Ramos, T. García-Fernández, M. Villagrán-Muniz // Applied Surface Science. - 2017. - Vol. 403. - P. 448-454.

50. Henley S. J. Pulsed-laser-induced nanoscale island formation in thin metal-on-oxide films / S. J. Henley, J. D. Carey, S. R. P. Silva // Physical Review B. - 2005. - Vol. 72. - № 19. - P. 195408.

51. Effect of thermal post-treatment on surface plasmon resonance characteristics of gold nanoparticles formed in glass by UV laser irradiation / V. V. Srabionyan, M. Heinz, S. Y. Kaptelinin, L. A. Avakyan, G. B. Sukharina, A. V. Skidanenko, V. Pryadchenko, K. G. Abdulvakhidov, A. Mikheykin, V. Durymanov, J. Meinertz, J. Ihlemann, M. Dubiel, L. A. Bugaev // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 803. - P. 354-363.

52. Vives S. X-ray diffraction line profile analysis of iron ball milled powders / S. Vives, E. Gaffet, C. Meunier // Materials Science and Engineering: A.

- 2004. - Vol. 366. - № 2. - P. 229-238.

53. Sanders A. Mie theory calculator, (n.d.) / A. Sanders.

54. Modelling and validation of particle size distributions of supported nanoparticles using the pair distribution function technique / L. Gamez-Mendoza, M. W. Terban, S. J. L. Billinge, M. Martinez-Inesta // Journal of Applied

Crystallography. - 2017. - Vol. 50. - № 3. - P. 741-748.

55. Roisnel T. WinPLOTR: A Windows Tool for Powder Diffraction Pattern Analysis / T. Roisnel, J. Rodriquez-Carvajal // Materials Science Forum. -2001. - Vols. 378-381. - P. 118-123.

56. Patterson A. L. The Scherrer Formula for X-Ray Particle Size Determination / A. L. Patterson // Physical Review. - 1939. - Vol. 56. - № 10. -P. 978-982.

57. Ingham B. X-ray scattering characterisation of nanoparticles / B. Ingham // Crystallography Reviews. - 2015. - Vol. 21. - № 4. - P. 229-303.

58. Size dependence of the lattice parameters of carbon supported platinum nanoparticles: X-ray diffraction analysis and theoretical considerations / I. N. Leontyev, A. B. Kuriganova, N. G. Leontyev, L. Hennet, A. Rakhmatullin, N. V. Smirnova, V. Dmitriev // RSC Adv. - 2014. - Vol. 4. - № 68. - P. 3595935965.

59. Mourdikoudis S. Characterization techniques for nanoparticles: comparison and complementarity upon studying nanoparticle properties / S. Mourdikoudis, R. M. Pallares, N. T. K. Thanh // Nanoscale. - 2018. - Vol. 10. -№ 27. - P. 12871-12934.

60. Primary particle diameter differentiation and bimodality identification by five analytical methods using gold nanoparticle size distributions synthesized by pulsed laser ablation in liquids / A. Letzel, B. Gokce, A. Menzel, A. Plech, S. Barcikowski // Applied Surface Science. - 2018. - Vol. 435. - P. 743-751.

61. EXAFS study of changes in atomic structure of silver nanoparticles in soda-lime glass caused by annealing / V. V. Srabionyan, A. L. Bugaev, V. V. Pryadchenko, A. V. Makhiboroda, E. B. Rusakova, L. A. Avakyan, R. Schneider, M. Dubiel, L. A. Bugaev // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2013. - Vol. 382. - P. 24-31.

62. Atomic Structure of Bimetallic Nanoparticles in PtAg/C Catalysts: Determination of Components Distribution in the Range from Disordered Alloys to "Core-Shell" Structures / V. V. Pryadchenko, V. V. Srabionyan, E. B.

Mikheykina, L. A. Avakyan, V. Y. Murzin, Y. V. Zubavichus, I. Zizak, V. E. Guterman, L. A. Bugaev // The Journal of Physical Chemistry C. - 2015. -Vol. 119. - № 6. - P. 3217-3227.

63. EXAFS study of size dependence of atomic structure in palladium nanoparticles / V. V. Srabionyan, A. L. Bugaev, V. V. Pryadchenko, L. A. Avakyan, J. A. van Bokhoven, L. A. Bugaev // Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 2014. - Vol. 75. - № 4. - P. 470-476.

64. Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Chem. Elem. / Earnshaw, A., Greenwood, N. - Elsevier, 1997.

65. Resolution of interatomic distances in the study of local atomic structure distortions by energy-restricted x-ray absorption spectra / L. A. Bugaev, L. A. Avakyan, V. V. Srabionyan, A. L. Bugaev // Physical Review B. - 2010. -Vol. 82. - № 6. - P. 064204.

66. Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO / P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme, O. Bunau, M. Buongiorno Nardelli, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, M. Cococcioni, N. Colonna, I. Carnimeo, A. Dal Corso, S. de Gironcoli, P. Delugas, R. A. DiStasio, A. Ferretti, A. Floris, G. Fratesi, G. Fugallo, R. Gebauer, U. Gerstmann, F. Giustino, T. Gorni, J. Jia, M. Kawamura, H.-Y. Ko, A. Kokalj, E. Kûçûkbenli, M. Lazzeri, M. Marsili, N. Marzari, F. Mauri, N. L. Nguyen, H.-V. Nguyen, A. Otero-de-la-Roza, L. Paulatto, S. Poncé, D. Rocca, R. Sabatini, B. Santra, M. Schlipf, A. P. Seitsonen, A. Smogunov, I. Timrov, T. Thonhauser, P. Umari, N. Vast, X. Wu, S. Baroni // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2017. - Vol. 29. - № 46. -

P. 465901.

67. Vosburgh J. Optical absorption spectra of gold nano-clusters in potassium borosilicate glass / J. Vosburgh, R. H. Doremus // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2004. - Vol. 349. - P. 309-314.

68. Redox effects and formation of gold nanoparticles for the nucleation of low thermal expansion phases from BaO/SrO/ZnO/SiO 2 glasses / M. Kracker, C. Thieme, K. Thieme, C. Patzig, L. Berthold, T. Höche, C. Rüssel // RSC

Advances. - 2018. - Vol. 8. - № 12. - P. 6267-6277.

69. Som T. Plasmon tuning of nano-Au in dichroic devitrified antimony glass nanocomposites by refractive index control / T. Som, B. Karmakar // Chemical Physics Letters. - 2009. - Vol. 479. - № 1-3. - P. 100-104.

70. Surface-plasmon enhanced ultrafast third-order optical nonlinearities in ellipsoidal gold nanoparticles embedded bismuthate glasses / F. Chen, S. Dai, T. Xu, X. Shen, C. Lin, Q. Nie, C. Liu, J. Heo // Chemical Physics Letters. - 2011. -Vol. 514. - № 1-3. - P. 79-82.

71. Non-spherical gold nanoparticles mediated surface plasmon resonance in Er3+ doped zinc-sodium tellurite glasses: Role of heat treatment / A. Awang, S. K. Ghoshal, M. R. Sahar, R. Arifin, F. Nawaz // Journal of Luminescence. - 2014.

- Vol. 149. - P. 138-143.

72. Komatsu T. Optical Active Nano-Glass-Ceramics / T. Komatsu, T. Honma // International Journal of Applied Glass Science. - 2013. - Vol. 4. - № 2.

- P. 125-135.

73. Chakraborty P. Metal nanoclusters in glasses as non-linear photonic materials / P. Chakraborty // Journal of Materials Science. - 1998. - Vol. 33. -№ 9. - P. 2235-2249.

74. Synthesis of Optically Uniform Glasses Containing Gold Nanoparticles: Spectral and Nonlinear Optical Properties / V. I. Savinkov, G. Y. Shakhgil'dyan, A. Palean, V. N. Sigaev // Glass and Ceramics. - 2013. - Vol. 70.

- № 3-4. - P. 143-148.

75. Femtosecond Laser Modification of Zinc-Phosphate Glasses with High Silver Oxide Content / G. Y. Shakhgil'dyan, A. S. Lipat'ev, M. P. Vetchinnikov, V. V. Popova, S. V. Lotarev, V. N. Sigaev // Glass and Ceramics. -2017.

76. Control of selective silicate glass coloration by gold metallic nanoparticles: structural investigation, growth mechanisms, and plasmon resonance modelization / N. Pellerin, J.-P. Blondeau, S. Noui, M. Allix, S. Ory, O. Veron, D. De Sousa Meneses, D. Massiot // Gold Bulletin. - 2013. - Vol. 46. - № 4. -

P. 243-255.

77. Spatially selective Au nanoparticle growth in laser-quality glass controlled by UV-induced phosphate-chain cross-linkage / V. N. Sigaev, V. I. Savinkov, S. V Lotarev, G. Y. Shakhgildyan, R. Lorenzi, A. Paleari // Nanotechnology. - 2013. - Vol. 24. - № 22. - P. 225302.

78. Tuning the plasmon resonance of gold nanoparticles in phase-separated glass via the local refractive index change / G. Shakhgildyan, L. Avakyan, M. Ziyatdinova, G. Atroshchenko, N. Presnyakova, M. Vetchinnikov, A. Lipatiev, L. Bugaev, V. Sigaev // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2021. -Vol. 566. - P. 120893.

79. Shape- and Size-Dependent Refractive Index Sensitivity of Gold Nanoparticles / H. Chen, X. Kou, Z. Yang, W. Ni, J. Wang // Langmuir. - 2008. -Vol. 24. - № 10. - P. 5233-5237.

80. ZnO-Al2O3-SiO2 glass ceramics: Influence of composition on crystal phases, crystallite size and appearance / S. Kurajica, J. Sipusic, M. Zupancic, I. Brautovic, M. Albrecht // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2021. - Vol. 553. -P. 120481.

81. Kreibig U. Optical absorption of small metallic particles / U. Kreibig, L. Genzel // Surface Science. - 1985. - Vol. 156. - P. 678-700.

82. Insight on agglomerates of gold nanoparticles in glass based on surface plasmon resonance spectrum: study by multi-spheres T-matrix method / L. A. Avakyan, M. Heinz, A. V Skidanenko, K. A. Yablunovski, J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L. A. Bugaev // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2018. - Vol. 30. - № 4. - P. 045901.

83. Tong Y. L. The Multivariate Normal Distribution : Springer Series in Statistics / Y. L. Tong. - New York, NY : Springer New York, 1990.

84. DeVore J. R. Refractive Indices of Rutile and Sphalerite / J. R. DeVore // Journal of the Optical Society of America. - 1951. - Vol. 41. - № 6. -P. 416.

85. Wood D. L. Refractive index of cubic zirconia stabilized with yttria /

D. L. Wood, K. Nassau // Applied Optics. - 1982. - Vol. 21. - № 16. - P. 2978.

86. Sabri M. M. New insight into nanoparticle precipitation by electron beams in borosilicate glasses / M. M. Sabri, G. Mobus // Applied Physics A. -2017. - Vol. 123. - № 6. - P. 455.

87. Martin R. M. Interacting Electrons / R. M. Martin, L. Reining, D. M. Ceperley. - Cambridge University Press, 2016.

88. Timrov I. Hubbard parameters from density-functional perturbation theory / I. Timrov, N. Marzari, M. Cococcioni // Physical Review B. - 2018. - Vol. 98. -№ 8. - P. 085127.

89. Marini A. Dynamical Excitonic Effects in Metals and Semiconductors / A. Marini, R. Del Sole // Physical Review Letters. - 2003. - Vol. 91. - № 17. -P. 176402.

90. Nonequilibrium Bethe-Salpeter equation for transient photoabsorption spectroscopy / E. Perfetto, D. Sangalli, A. Marini, G. Stefanucci // Physical Review B. - 2015. - Vol. 92. - № 20. - P. 205304.

91. Hubbard-corrected DFT energy functionals: The LDA+U description of correlated systems / B. Himmetoglu, A. Floris, S. de Gironcoli, M. Cococcioni // International Journal of Quantum Chemistry. - 2014. - Vol. 114. - № 1. - P. 1449.

92. The DFT+U: Approaches, Accuracy, and Applications / S. A. Tolba, K. M. Gameel, B. A. Ali, H. A. Almossalami, N. K. Allam // Density Functional Calculations - Recent Progresses of Theory and Application. - InTech, 2018.

93. Effect of Coulomb interactions on optoelectronic and magnetic properties of novel A2V2O7 (A= Fe and Co) compounds / M. Irfan, S. Azam, S. Hussain, S. A. Khan, M. Sohail, M. Makhdoom, Z. Ali, I. V. Kityk, S. Muhammad, A. G. Al-Sehemi // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. -Vol. 766. - P. 536-545.

94. Sachs M. Half-metallicity in uranium intermetallics: crystal structure prediction of a high-pressure phase of UCo / M. Sachs, A. J. Karttunen, F. Kraus // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2019. - Vol. 31. - № 2. - P. 025501.

95. First principle studies of electronic and magnetic properties of Lanthanide-Gold (RAu) binary intermetallics / S. Ahmad, R. Ahmad, S. Jalali-Asadabadi, Z. Ali, I. Ahmad // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. -2017. - Vol. 422. - P. 458-463.

96. Cococcioni M. Energetics and cathode voltages of LiMPO4 olivines (M=Fe, Mn) from extended Hubbard functionals / M. Cococcioni, N. Marzari // Physical Review Materials. - 2019. - Vol. 3. - № 3. - P. 033801.

97. Electron-energy-loss spectra and the structural stability of nickel oxide: An LSDA+U study / S. L. Dudarev, G. A. Botton, S. Y. Savrasov, C. J. Humphreys, A. P. Sutton // Physical Review B. - 1998. - Vol. 57. - № 3. -P. 1505-1509.

98. Lin I.-B. Effects of exchange correlation functional on optical permittivity of gold and electromagnetic responses / I.-B. Lin, T. W.-H. Sheu, J.-H. Li // Optics Express. - 2014. - Vol. 22. - № 25. - P. 30725.

99. Kohn-Sham potential with discontinuity for band gap materials / M. Kuisma, J. Ojanen, J. Enkovaara, T. T. Rantala // Physical Review B. - 2010. -Vol. 82. - № 11. - P. 115106.

100. Tran F. Accurate Band Gaps of Semiconductors and Insulators with a Semilocal Exchange-Correlation Potential / F. Tran, P. Blaha // Physical Review Letters. - 2009. - Vol. 102. - № 22. - P. 226401.

101. Blöchl P. E. Projector augmented-wave method / P. E. Blöchl // Physical Review B. - 1994. - Vol. 50. - № 24. - P. 17953-17979.

102. Mortensen J. J. Real-space grid implementation of the projector augmented wave method / J. J. Mortensen, L. B. Hansen, K. W. Jacobsen // Physical Review B. - 2005. - Vol. 71. - № 3. - P. 035109.

103. Electronic structure calculations with GPAW: a real-space implementation of the projector augmented-wave method / J. Enkovaara, C. Rostgaard, J. J. Mortensen, J. Chen, M. Dulak, L. Ferrighi, J. Gavnholt, C. Glinsvad, V. Haikola, H. A. Hansen, H. H. Kristoffersen, M. Kuisma, A. H. Larsen, L. Lehtovaara, M. Ljungberg, O. Lopez-Acevedo, P. G. Moses, J. Ojanen,

T. Olsen, V. Petzold, N. A. Romero, J. Stausholm-M0ller, M. Strange, G. A. Tritsaris, M. Vanin, M. Walter, B. Hammer, H. Häkkinen, G. K. H. Madsen, R. M. Nieminen, J. K. N0rskov, M. Puska, T. T. Rantala, J. Schi0tz, K. S. Thygesen, K. W. Jacobsen // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2010. - Vol. 22. - № 25. -P. 253202.

104. The atomic simulation environment—a Python library for working with atoms / A. Hjorth Larsen, J. J0rgen Mortensen, J. Blomqvist, I. E. Castelli, R. Christensen, M. Dulak, J. Friis, M. N. Groves, B. Hammer, C. Hargus, E. D. Hermes, P. C. Jennings, P. Bjerre Jensen, J. Kermode, J. R. Kitchin, E. Leonhard Kolsbjerg, J. Kubal, K. Kaasbjerg, S. Lysgaard, J. Bergmann Maronsson, T. Maxson, T. Olsen, L. Pastewka, A. Peterson, C. Rostgaard, J. Schi0tz, O. Schütt, M. Strange, K. S. Thygesen, T. Vegge, L. Vilhelmsen, M. Walter, Z. Zeng, K. W. Jacobsen // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2017. - Vol. 29. - № 27. -

P. 273002.

105. Brodersen S. Calculation of the dielectric function in a local representation / S. Brodersen, D. Lukas, W. Schattke // Physical Review B. - 2002.

- Vol. 66. - № 8. - P. 085111.

106. Prandini G. Photorealistic modelling of metals from first principles / G. Prandini, G.-M. Rignanese, N. Marzari // npj Computational Materials. - 2019.

- Vol. 5. - № 1. - P. 129.

107. Keast V. J. An introduction to the calculation of valence EELS: Quantum mechanical methods for bulk solids / V. J. Keast // Micron. - 2013. -Vol. 44. - P. 93-100.

108. Keast V. J. First principles calculations of the optical and plasmonic response of Au alloys and intermetallic compounds / V. J. Keast, R. L. Barnett, M. B. Cortie // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2014. - Vol. 26. - № 30. -P. 305501.

109. Mackowski D. W. A multiple sphere T-matrix Fortran code for use on parallel computer clusters / D. W. Mackowski, M. I. Mishchenko // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. - 2011. - Vol. 112. - № 13. -

P. 2182-2192.

110. Draine B. T. Discrete-dipole approximation for periodic targets: theory and tests / B. T. Draine, P. J. Flatau // Journal of the Optical Society of America A. - 2008. - Vol. 25. - № 11. - P. 2693.

111. Babar S. Optical constants of Cu, Ag, and Au revisited / S. Babar, J. H. Weaver // Applied Optics. - 2015. - Vol. 54. - № 3. - P. 477.

112. Germaneau E. Implementation of the modified Becke-Johnson meta-GGA functional in Quantum Espresso / E. Germaneau, G. Su, Q.-R. Zheng // Computer Physics Communications. - 2013. - Vol. 184. - № 7. - P. 1697-1700.

113. Crystallography Open Database (COD): an open-access collection of crystal structures and platform for world-wide collaboration / S. Grazulis, A. Daskevic, A. Merkys, D. Chateigner, L. Lutterotti, M. Quiros, N. R. Serebryanaya, P. Moeck, R. T. Downs, A. Le Bail // Nucleic Acids Research. - 2012. - Vol. 40. -№ D1. - P. D420-D427.

114. CRC Handbook of Chemistry and Physics.

115. Chen L.-Y. The Optical Properties of AuAl2 and PtAl2 / L.-Y. Chen, D. W. Lynch // physica status solidi (b). - 1988. - Vol. 148. - № 1. - P. 387-394.

116. Debski A. New Features of Entall Database: Comparison of Experimental and Model Formation Enthalpies/ Nowe Funkcje Bazy Danych Entall: Porownanie Doswiadczalnych I Modelowych Entalpii Tworzenia / A. Debski, R. Debski, W. Gasior // Archives of Metallurgy and Materials. - 2014. -Vol. 59. - № 4. - P. 1337-1343.

117. Taylor R. H. Guiding the experimental discovery of magnesium alloys / R. H. Taylor, S. Curtarolo, G. L. W. Hart // Physical Review B. - 2011. -

Vol. 84. - № 8. - P. 084101.

118. First principles study on structural, electronic and elastic properties of AgX and AuX (X=Mg, Sc, Zn and Cd) intermetallic compounds / S. S. Chouhan, G. Pagare, S. P. Sanyal, M. Rajagopalan // Computational Materials Science. -2012. - Vol. 65. - P. 58-65.

119. Surface Plasmon Resonance in Bimetallic Core-Shell Nanoparticles /

C. Zhang, B.-Q. Chen, Z.-Y. Li, Y. Xia, Y.-G. Chen // The Journal of Physical Chemistry C. - 2015. - Vol. 119. - № 29. - P. 16836-16845.

Список основных публикаций автора

Статьи, опубликованные в журналах, входящих в базы данных международных индексов научного цитирования Scopus и/или Web of

Science:

A1. Effect of thermal post-treatment on surface plasmon resonance characteristics of gold nanoparticles formed in glass by UV laser irradiation / V. V. Srabionyan, M. Heinz, S. Y. Kaptelinin, L. A. Avakyan, G. B. Sukharina, A. V. Skidanenko, V. V. Pryadchenko, K. G. Abdulvakhidov, A. S. Mikheykin, V. A. Durymanov, J. Meinertz, J. Ihlemann, M. Dubiel, & L. A. Bugaev //Journal of Alloys and Compounds - 2019. - Vol. 803. - P 354-363. - DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.06.263

А2. Effect of Gold Nanoparticles on the Crystallization and Optical Properties of Glass in ZnO-MgO-Al2O3-SiO2 System / G. Shakhgildyan, V. Durymanov, M. Ziyatdinova, G. Atroshchenko, N. Golubev, A. Trifonov, O. Chereuta, L. Avakyan, L. Bugaev, V. Sigaev // Crystals. - 2022. - Vol. 12, No2. -P. 287. - DOI: 10.3390/cryst12020287

A3. Theoretical approach for calculation of dielectric functions of plasmonic nanoparticles of noble metals, magnesium and their alloys / L. Avakyan, V. Durimanov, D. Nemesh, V. Srabionyan, J. Ihlemann, L. Bugaev // Optical Materials. - 2020. - Vol. 109. - P. 110264. - DOI: 10.1016/j.optmat.2020.110264

Статьи, опубликованные в сборниках тезисов и трудах конференций:

A4. Effect of thermal treatment on the atomic structure of plasmonic Au nanoparticles in glass matrix by EXAFS spectroscopy / V. A. Durymanov, V.V. Srabionyan, S.Yu. Kaptelinin, A.V. Skidanenko, V.A. Tolstopyatenko, L.A. Bugaev // The 7th international school for young researchers "Smart nanomaterials". Workshop "Design of polyfunctional structures: theory and synthesis", 23-26 October 2018, Rostov-on-Don, Russia : Book of abstracts. - Rostov-on-Don ; Taganrog : Southern Federal University Press, 2018. - P. 25. - Режим доступа:

https://docs.wixstatic.com/ugd/920363 1b7c8a32938a46c7bad7e8da5fe2c0ed.pdf (дата обращения 05.04.2023)

A5. Study of the local atomic structure of silver ions in silicate glasses based on X-ray absorption spectroscopy and computer modeling by using density functional theory / V. Durymanov, V. Srabionyan, G. Sukharina, S. Kaptelinin, S. Bazovaya, L. Bugaev // AIP Conference Proceedings. - 2019. - Vol. 2163, No. 1. -P. 020002. - DOI: 10.1063/1.5130081

A6. Влияние термической обработки на характеристики поверхностного плазмонного резонанса наночастиц золота, образованных в стекле под действием УФ лазерного излучения / Г. Б. Сухарина, В. В. Срабионян, M. Heinz, С. Ю. Каптелинин, Л. А. Авакян, А. М. Ермакова, А. В. Скиданенко, В. В. Прядченко, К. Г. Абдулвахидов, А. С. Михекин, В. А. Дурыманов, J. Meinertz, J, Ihlemann, M. Dubiel, Л. А. Бугаев // Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь : РЭСХС : материалы XXIII Всероссийской конференции с международным участием (Воронеж, 1-4 октября 2019 г.) / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" ; редакционная коллегия: Э. П. Домашевская [и др.]. -Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2019. - С. 139.

A7. Локальная атомная структура наночастиц золота в силикатных стеклах на основе DFT-моделирования / В. А. Дурыманов, В. В. Срабионян, С. Ю. Каптелинин [и др.] LIII Школа ПИЯФ по физике конденсированного состояния, ФКС-2019 11-16 марта 2019 г., Санкт-Петербург : сборник тезисов и список участников. - Гатчина : НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ, 2019. - С. 103. - Режим доступа:

http://fks2019.pnpi.spb.ru/media/Sbornik FKS 2019.pdf (дата обращения 05.04.2023)

Список сокращений и условных обозначений

ГПУ — Гексагональная плотноупакованная ячейка или решётка

ГЦК — Гранецентрированная кубическая решетка

ДСК — Дифференциально сканирующая калориметрия

ЛППР — Локализованный поверхностный плазмонный резонанс

DFT — Density functional theory / Теория функционала плотности

EDX — Energy-dispersive X-ray spectroscopy / Энергодисперсионная

рентгеновская спектроскопия EXAFS — Extended X-ray absorption fine structure / Дальняя тонкая

структура рентгеновских спектров поглощения GGA — Generalized gradient approximation / Обобщенная градиентная аппроксимация

IPA — Independed particle approach / Метод независимых частиц

LDA — Local-density approximation /

Приближение локальной плотности STEM — Scanning transmission electron microscopy / Сканирующий просвечивающий электронный микроскоп TEM — Transmission electron microscopy / Просвечивающая электронная микроскопия

XAS — X-ray absorption spectroscopy / Спектроскопия рентгеновского поглощения

XRD — X-ray diffraction / Рентгеновская дифракция Tc — Температура пика кристаллизации

Tg — Температура стеклования