Теоретическое исследование спектров поглощения и рассеяния света гибридными металлоорганическими наночастицами

Актуальность и новизна решаемых в диссертации задач определяется здесь тем, что до недавнего времени эффекты взаимодействия фрснкелевских экси-тонов с поверхностными плазмонами исследовались в основном в гибридных металлоорганических наноструктурах с планарной геометрией (например, в тонких металлических пленках, покрытых молекулярными J-агрегатами. В этом случае электромагнитная связь экситонов Френкеля осуществляется с плазмонами, распространяющимися вдоль плоской поверхности раздела металл/диэлектрик или металл/полупроводник. Однако, в ряде статей была продемонстрирована J-агрегация цианинового красителя на сферической поверхности наночастиц благородного металла в водном растворе, что открыло принципиально новую возможность изучать эффекты когерентной связи молекулярных экситонов с локализованными плазмонами. Актуальной задачей является также разработка методик компьютерного моделирования подобного рода гибридных наночастиц и композитных наноматсриалов, а также создание численных алгоритмов и конкретных программ расчета их разнообразных физических параметров Это касается, в первую очередь, адаптации уже разработанных численных методов решения задач электродинамики (широко используемых в радиофизике) под поставленные в диссертации задачи в области нанооптики и нанофотоники. Речь здесь идет, в первую очередь, о методе конечных разностей во временной области (Finite Difference Time Domain Method — FDTD).

Резюмируя сказанное выше, можно сделать вывод о том, что тематика диссертации соответствует актуальным научно-техническим проблемам и задачам, которые стоят перед современной нанофотоникой и индустрией нано-систем, наноматсриалов и наноустройств.

Цель работы.

Цель работы состоит в проведении численных расчетов и анализе спектров поглощения и рассеяния света металлоорганических наночастиц различного состава, формы и размеров и в изучении на этой основе эффектов взаимодействия экситонов Френкеля с дипольными и мультипольными локализованными плазмонами. В качестве конкретных объектов исследования в диссертации будут изучаться в том числе двухкомпонентные наночастицы, состоящис из металлического ядра, покрытого слоем молекулярных Л-агрегатов цианиновых красителей, трехкомпонентные наночастицы, состоящие из металлической сердцевины, диэлектрической пассивной прокладки и внешнего Л-агрегатного слоя, металлические нанооболочки с диэлектрическим или полупроводниковым ядром и внешним слоем молекулярных Л-агрегатов, а также многослойные мсталлоорганичсские наносистсмы В цели работы входит детальное изучение поведения сечений и интенсивностей фотопоглощения, рассеяния и экстинкции указанных наночастиц в зависимости от геометрических параметров системы и оптических констант составляющих частицу материалов объяснение имеющихся экспериментальных данных по указанным процессам, а также разработка эффективных способов управления спектральными характеристиками и эффектами плазмон-экситонного взаимодействия в такого рода гибридных металлоорганических наноструктурах.

Решаемые задачи.

В соответствии с поставленными целями решаемые в диссертации конкретные задачи могут быть кратко сформулированы следующим образом.

1 Разработка численных алгоритмов расчета пространственной структуры электромагнитных полей, тензоров поляризуемостсй и спектральных характеристик двухкомпонентных, трехкомпонентных и многослойных наночастиц сферической, сфероидальной и сложной формы.

2 Проведение численных расчетов структуры полей и сечений поглощения и рассеяния света исследуемыми гибридными мсталлоорганичсскими нано-частицами и металлическими нанооболочками с диэлектрической или полупроводниковой сердцевиной, покрытыми внешним слоем молекулярных Л-агрегатов цианиновых красителей.

3 Разработка аналитической модели расчета собственных частот гибридных мод композитной наносистсмы и сравнение ее результатов с численными расчетами положений спектральных пиков фотопоглощения и рассеяния света Расчет и анализ спектрального распределения интенсивностей поглощения и рассеяния света.

4 Выяснение основных закономерностей в эффектах взаимодействия френ-келевских экситонов с дипольными и мультипольными локализованными поверхностными плазмонами в режимах слабой и сильной связи Анализ характсра плазмон-экситонной связи в зависимости от значения силы осциллятора перехода в J-полосе красителя, формы и геометрических параметров системы.

5. Исследование роли размерных явлений и выяснение их влияния на оптические свойства исследуемых гибридных наноструктур. Оценка влияния нелокальных эффектов в диэлектрической функции металлического ядра на-ночастицы на спектр поглощения света.

6. Сравнение результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными и объяснение результатов экспериментов по спектрам экстинкции гибридных мсталлоорганичсских наночастиц.

7. Разработка эффективных способов управления оптическими свойствами, характером и величиной константы плазмон-экситонного взаимодействия в изучаемых гибридных наноструктурах.

Научная новизна работы.

В целом, научная новизна работы состоит в решении ряда новых задач в оптике композитных металлоорганических наноструктур и в получении оригинальных результатов по их спектральным характеристикам, а также в изучении характера плазмон-экситонной связи при взаимодействии световых полей с гибридными наночастицами различного состава, формы и размеров.

В частности, в работе в широком диапазоне длин волн и геометрических параметров системы получены новые теоретические данные по спектральным характеристикам гибридных двухкомпонентных и трехкомпонентных металлоорганических наночастиц различной формы и размеров, а также покрытых J-агрегатами красителей нанооболочек с диэлектрическими (полупроводниковыми) сердцевинами. В качестве металлической компоненты наночастицы в расчетах использовались при этом Ag, Au, Си и Al, а в качестве органической компоненты набор различных цианиновых красителей (ТС, ОС, PIC, NK2567- соответствующие структурные формулы приведены ниже в Главе 2), молекулярные J-агрсгаты которых имеют пики поглощения в различных спектральных диапазонах видимого спектра и существенно различные значения силы осциллятора перехода в J-полосе поглощения.

Это позволило впервые получить самосогласованную физическую картину изучаемых процессов поглощения и рассеяния света такого рода гибридными наночастицами и установить влияние на их оптические свойства эффектов взаимодействия экситонов Френкеля как с электро-дипольными плазмонами, так и с локализованными плазмонами более высокого порядка мультиполь-ности Качественно новые закономерности в плазмон-экситонной связи обнаружены также в случае, когда частота плазмонного резонанса металлической нанооболочки с диэлектрическим или полупроводниковым ядром совпадает с центральной частотой поглощения света в се внешней Л-агрегатной оболочке Это приводит к радикальному изменению характера спектра поглощения всей гибридной наносистемы.

Оригинальным результатом работы является разработка простой аналитической модели расчета гибридных мод двухкомпонентных сферических на-ночастиц с металлическим ядром, покрытых внешним слоем молекулярных Л-агрегатов красителей, а также детальный анализ распределения интенсив-ностей и положений максимумов спектральных пиков исследуемых наноси-стем, основанный на точных численных расчетах для частиц сферической и сфероидальной формы.

Проведенные в диссертации расчеты впервые позволили установить влияние разнообразных размерных явлений на ширины пиков и распределение интенсивностей в спектрах поглощения света гибридными металлоорганичс-скими наночастицами При этом отдельно выяснена роль как размерных эффектов, обусловленных зависимостями поляризуемостсй гибридной наноча-стицы от радиуса ее ядра и толщин внешних слоев, так и эффектов, связанных с увеличением константы скорости затухания свободных электронов в ядре металлорганичсской наночастицы в результате их рассеяния на сферической границе раздела мсталл/Л-агрегат в случае, когда радиус частицы становится значительно меньше средней длины свободного пробега электрона в объемном металлическом образце.

Новые результаты работы получены также при изучении влияния формы наночастицы на характер спектров поглощения и рассеяния света и на связанные с этим эффекты плазмон-экситонной связи в гибридных мстал-лоорганических наноструктурах и металлических нанооболочках с внешним слоем молекулярных Л-агрсгатов.

Для расчета спектральных характеристик гибридных наноструктур и изучения перечисленных выше эффектов в диссертации разработаны специальные численные алгоритмы расчетов пространственной структуры полей, поляризусмостей, а также сечений поглощения и рассеяния света. Они базируются на теории Ми, обобщенной на случай многослойных сферических нано-частиц и модифицированной с учетом размерных эффектов в диэлектрической функции, на использовании ряда достаточно громоздких решений для двухслойного сфероида, а также на адаптации метода конечных разностей во временной области (РБТО) под решение поставленных в работе задач.

Научная и практическая ценность.

Научная и практическая ценность работы в значительной мерс определяется актуальностью тематики и новизной решаемых задач В целом, значимость работы для нанофотоники связана с получением новых результатов в области изучения оптических свойств гибридных наноструктур, синтезированных на основе металлов и молекулярных Л-агрсгатов красителей, с целью их потенциального использования для создания новых композитных нано-матсриалов и для разработки эффективных фотонных, оптоэлсктронных и светоизлучающих устройств.

Полученные результаты существенно расширяют представления о характере и механизмах взаимодействия света с композитными мсталлоорганиче-скими наноструктурами. Они позволили дать адекватное объяснение ряда экспериментально наблюдаемых явлений в спектрах поглощения и рассеяния света, обусловленных плазмон-экситонным взаимодействием в двухслойных и трехслойных наноструктурах различного состава, формы и размеров, созданных на основе металлов, упорядоченных молекулярных Л-агрегатов, а также ряда пассивных органических диэлектриков и полупроводниковых материалов с высоким показателем преломления. Значительная часть полученных теоретических результатов непосредственно сориентирована на постановку новых экспериментов по изучению оптических свойств гибридных металло-органичсских наноструктур.

Для интенсивно развивамой области — наноплазмоники наибольший интерес представляют полученные в диссертации новые результаты по эффектам электромагнитной связи экситонов Френкеля в гибридных металлоорганиче-ских наночастицах, сферической, сфероидальной и более сложной формы с локализованными в ядре частицы (или в ее промежуточной металлической наноболочке) поверхностными плазмонами различного порядка мультипольности в режимах слабой и сильной связи. Эти результаты существенно дополняют проведенные ранее в литературе обширные исследования эффектов взаимодействия экситонов Френкеля или Ванье-Мотта с бегущими поверхностными плазмонами в композитных наносистемах с планарной геометрией (например, в покрытых Л-агрегатами красителей металлических пленках), либо эффектов, наблюдаемых в литературе при взаимодействии экситонов в полупроводниковых квантовых точках с изолированными от них металлическими наночастицами или нанопроволоками. В этой связи важным представляются также и полученные в диссертации результаты, касающиеся выяснения роли размерных явлений в процессах с участием гибридных металлоорганичсских наночастиц.

Для создания гибридных наноструктур и наноматериалов с заданными оптическими свойствами практически значимыми являются предложенные в работе способы управления спектральными характеристиками металлоорганичсских наночастиц и металлических нанооболочек, покрытых Л-агрегатами красителей. Практически важным для решения ряда аналогичных задач в оптике композитных наноструктур являются и разработанные методики и численные алгоритмы расчетов полей и спектральных характеристик наночастиц различного размера и формы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Варьирование геометрических параметров 2-хи 3-х слойных металлоорганичсских наночастиц приводит к радикальному перераспределению ин-тенсивностей спектральных пиков поглощения и рассеяния света, к сильному смещению положений их максимумов и к изменению общего количества пиков. Это позволяет управлять спектральными характеристиками таких наночастиц и указывает пути создания на их основе гибридных наноструктур с заданными оптическими свойствами.

2. Влияние размерных эффектов на характер спектров поглощения и рассеяния металлоорганических наночастиц сводится к трем основным факторам: 1) зависимости дипольных поляризуемостей от общего объема частицы, а также от отношения се внутреннего и внешнего радиусов- 2) увеличению роли эффектов взаимодействия мультипольных плазмонов с экситонами Френкеля при возрастании размеров частицы- 3) влиянию размера ядра частицы или толщины металлической нанооболочки на ее диэлектрическую функцию из-за увеличения коэффициента затухания свободных электронов при их рассеянии на границе ядра и оболочки, когда размер частицы становится меньше длины свободного пробега электрона в объемном металлическом образце.

3. Изменение формы гибридной наночастицы от сферической до сфероидальной или гантелеобразной приводит к появлению новых закономерностей в спектрах поглощения и рассеяния света. Возникающие при этом особенности в поведении спектров связаны, в частности, с расщеплением пиков локализованного плазмонного резонанса в металлическом ядре частицы (или в металлической нанооболочке) на продольный и поперечный и с их взаимодействием с экситонами Френкеля во внешнем Л-агрсгатном слое. Распределение интенсивности в максимумах и направление смещения новых пиков сильно зависит от поляризации падающего свста.

4 Характер спектров поглощения и рассеяния света металлоорганичсскими наночастицами и возникновение того или иного режима плазмон-экситонной связи существенно зависит от величины силы осциллятора перехода в Л-полосс красителя и от расстояния АЛ между центром полосы поглощения молекулярного Л-агрегата и максимумом пика плазмонного резонанса в металлическом ядре (или промежуточном металлическом слое) частицы Режим сильной плазмон-экситонной связи реализуется, когда соответствующие длины волн указанных пиков близки. Это приводит к появлению спектрального минимума (в окрестности максимума Л-полосы поглощения красителя) и двух практически равных по интенсивности пиков фотопоглощения гибридной частицы.

5. Разработанный подход и проведенные численные расчеты позволяют дать адекватное объяснение имеющихся экспериментальных данных по спектрам фотопоглощения гибридных наночастиц, содержащих металлическую компоненту и упорядоченные молекулярные Л-агрсгаты красителей, и создают теоретическую основу для постановки новых экспериментов, направленных на изучение эффектов взаимодействия локализованных плазмонов с экситонами Френкеля в металлоорганических наноструктурах различной формы, размеров и состава.

Достоверность результатов работы.

Проведенные в диссертации расчеты и анализ результатов выполнены на основе самосогласованных аналитических и численных методов и подходов в теории поглощения и рассеяния света. В расчетах использовались современные и надежные данные по оптическим константам составляющих гибридные наночастицы материалов. Достоверность результатов работы подтверждена сравнением результатов теоретических расчетов с имеющимися экспериментальными данными, а в отдельных случаях и с результатами расчетов других авторов. Спектральные характеристики ряда изучаемых гибридных наноча-стиц были рассчитаны в диссертации различными методами, продемонстрировавшими идентичные результаты.

Апробация работы.

Работы, составившие основу диссертации, опубликованы в виде шести статей в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, и двух статей в сборниках трудов симпозиумов.

Сделано 12 докладов на российских и международных конференциях, симпозиумах и школах-ссминарах, в том числе на Международной конференции «Комбинационное рассеяние — 80 лет исследований» (КР-80, Москва, 2008) — на XX Конференции по фундаментальной атомной спектроскопии (ФАС-ХХ, Воронеж, 2013) — на III Симпозиуме по когерентному излучению полупроводниковых соединений и структур (Москва-Звенигород, 2011) — на 53 научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Москва-Долгопрудный-Жуковский, 2010) — на 55 научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных, естественных и технических наук в современном информационном обществе11 (Москва-Долгопрудный-Жуковский, 2012) — на III Всероссийской молодежной школе-семинаре с Международным участием «Инновационные Аспекты Фундаментальных Исследований по Актуальным Проблемам Физики11 (ФИАН, Москва — Технопарк ФИАН, г. Троицк, Московская обл., 2009) — на XIII Школе молодых ученых 11Актуальные проблемы физики» и IV Школе-семинаре «Инновационные аспекты фундаментальных исследований» (Москва-Звенигород,.

2010) — на XIV Школе молодых ученых «Актуальные проблемы физики» (Звенигород, 2012).

Результаты работы докладывались также на кафедре «Квантовая радиофизика» МФТИ, а также на научных семинарах в Оптическом отделе им. Г. С. Ландсберга и в отделе Люминесценции им. С. И. Вавилова ФИАН.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах, приведенных в конце диссертации.

Личный вклад автора диссертации.

Диссертация представляет собою результат самостоятельной научной работы автора, выполненной под руководством его научного руководителя. Личный вклад автора диссертации состоит, в частности, в самостоятельном проведении всех численных расчетов, в активном участии в обсуждении постановки решаемых конкретных задач, в совместном с соавторами анализе всех полученных результатов работы и в совместном написании статей. В целом, в представленных в диссертации результатах вклад автора является решающим.

Структура и объем диссертации

.

Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста и заключения. Общий объем диссертации — 141 стр., включая 60 рисунков и 2 таблицы.

Список литературы

содержит 118 наименований.

1. Optical Near Fields: 1. troduction to Classical and Quantum Theories of Electromagnetic Phenomena at the Nanoscale / Ed. by Ohtsu M. and Kobayashi K.- Berlin: Springer-Verlag, 2004.

2. Новотный JI., Хехт Б. Основы нанооптики. М.: Физматлит, 2011.

3. Климов В. В. Наноплазмоника. М.: Физматлит, 2010.

4. Progress m Nano-Electro-Optics V: Nanophotomc Fabrications, Devices, Systems, and Their Theoretical Bases / Ed. by Ohtsu M.- Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2011.

5. Бочкарев M.H., Витухновский А. Г., Каткова M.A. Органические свсто-излучающие диоды (OLED). Нижний Новгород: ДЕКОМ, 2011.

6. Air-Stable Operation of Transparent, Colloidal Quantum Dot Based LEDs with a Unipolar Device Architecture / V. Wood, M.J. Panzer, J.-M. Carugc et al. // Nano Lett. 2010. — Vol. 10. — No. 1. — P. 24−29.

7. Emergence of Colloidal Quantum-Dot Light-Emitting Technologies / Y. Shirasaki, G.J. Supran, M.G. Bawcndi, V. Bulovic // Nature Photonics. 2013. — Vol. 7. — No. 1. — P. 13−23.

8. Электролюминесценция квантовых точек CdSe/CdS и перенос энергии экситонного возбуждения в органическом светоизлучаюгцем диоде / А. А. Вагценко, B.C. Лебедев, А. Г. Витухновский и др. // Письма в ЖЭТФ. 2012. — Т. 96ю — № 2. — С. 118−122.

9. Improved Current Extraction from ZnO/PbS Quantum Dot Heterojunction Photovoltaics Using a M0O3 Interfacial Layer /PR Brown, R R Lunt, N Zhao et al //Nano Lett -2011 Vol 11 — No 7 — P 2955−2961.

10. Low-Temperature Solution-Processed Solar Cells Based on PbS Colloidal Quantum Dot/CdS Hctcrojunctions / L-Y Chang, RR Lunt, PR Brown et al // Nano Lett 2013 — Vol 13 — No 3 — P 994−999.

11. Nanophotomcs design, fabrication, and operation of nanometric devices using optical near fields / M Ohtsu, T Kawazoe, S Sangu, T Yatsui // IEEE J Select Top Quantum Electron 2002 — Vol 8 — No 4 — P 839−862.

12. Nanophotomc switch using ZnO nanorod doublc-quantum-well structures / T Yatsui, S Sangu, T Kawazoe ct al // Appl Phys Lett 2007 — Vol 90 — No 22 -P 223 110.

13. An Integrated Electrochromic Nanoplasmomc Optical Switch / A Agrawal, С Susut, G Stafford et al // Nano Lett 2011 — Vol 11 — No 7 — P 2774−2778.

14. Das В С, Pal A J Enhancement of electrical bistabihty through semiconducting nanoparticles for organic memory applications // Phil Trans R Soc A 2009 — Vol 367 — No 1905 -P 4181−4190.

15. Ролдугин В И Квантоворазмерныс металлические коллоидные системы // Успехи химии 2000 — Т 69 — № 10 — С 899−923.

16. Daniel МС, Astruc D Gold Nanoparticles Assembly, Supramolecular Chemistry, Quantum-Size-Relatcd Properties, and Applications toward Biology, Catalysis, and Nanotechnology // Chem Rev 2004 — Vol 104 — No 1 — P 293−346.

17. Chemistry and Properties of Nanocrystals of Different Shapes / С Burda, X Chen, R Narayanan, M A El-Sayed // Chem Rev 2005 — Vol 105 -No 4 — P 1025−1102.

18. Semiconductor quantum dots and metal nanoparticles: syntheses, optical properties, and biological applications / V. Biju, T. Itoh, A. Anas ct al. // Anal. Bioanal. Chcm. 2008. — Vol. 391. — No. 7. — P. 2469−2495.

19. Хлсбцов Н. Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квантовая электроника. 2008. — Т. 38. — № 6. — С. 504−529.

20. Light passing through subwavelength apertures / F.J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno, T.W. Ebbesen, L. Kuiperes // Rev. Mod. Phys. 2010. Vol. 82. No. 1. — P. 729−787.

21. Васильев Р. Б., Дирин Д. Н., Гаськов A.M. Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы с пространственным разделением носителей заряда: рост и оптические свойства // Успехи химии. 2011. — Т. 80. — № 12. -С. 1190−1210.

22. Nanophotomcs and Nanofabrication / Ed. by M. OhtsuWcnheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, 2009.

23. Cai W., Shalacv V. Optical Metamatcrials: Fundamentals and Applications.- New York: Springer, 2010.25. basing m metallic-coated nanocavities / M.T. Hill ct al. // Nature Photon.- 2007. Vol. 1. — No. 10. — P. 589−594.

24. Laser action m nanowires: Observation of the transition from amplified spontaneous emission to laser oscillation / M.A. Zimmler, J. Bao, F. Capasso ct al. // Appl. Phys. Lett. 2008. — Vol. 93. — No. 5. — P. 51 101.

25. Observation of Stimulated Emission of Surface Plasmon Polaritons / M. Ambati, S.H. Nam, E. Ulin-Avila et al. // Nano Lett. 2008. — Vol. 8. — No. 11 — P. 3998−4001.

26. Demonstration of a spaser-bascd nanolaser / M.A. Noginov, G. Zhu, A.M. Bclgravc et al. // Nature. 2009. — Vol. 460. — No. 27. — P. 11 101 113.

27. Проценко И. И. Теория дипольного нанолазера // УФН. 2012. — Т. 182. № 10. С. 1116−1122.

28. Mie G. Beitrage zur Optik truber Medien, speziell kolloidaler Mctallosungcn // Ann. d. Physik IV. 1908. — Vol. 25. — No. 3. — P. 377−445.

29. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами.- М.: Мир, 1986.

30. Aden A.L., Kerker М. Scattering of Electromagnetic Waves from Two Concentric Spheres // J. Appl Phys. 1951. — Vol. 22. — No. 10. — P. 1242−1246.

31. Giittler A. Mie’s theory of diffraction by dielectric spheres with absorbing cores, and its significance for problems of interstellar matter and of the atmospheric aerosol // Ann. Phys. (Leipzig). 1952. — Vol. 11. — P. 65−98.

32. Bhandari R. Scattering coefficients for a multilaycrcd sphere: analytic expressions and algorithms // Appl. Opt. 1985. — Vol. 24. — No. 13. -P. 1960;1967.

33. Sinzig J., Quinten M. Scattering and absorption by spherical multilayer particles // Appl. Phys. A. 1994. — Vol. 58. — No. 2. — P. 157−162.

34. Voshchmmkov N.V., Farafonov V.G. Optical properties of spheroidal particles // Astrophys. and Sp. Sei. 1993. — Vol. 204. — No. 1. — P. 19−86.

35. Wang D.S., Kerker M. Absorption and luminescence of dyc-coated silver and gold particles // Phys. Rev. B. 1982. — Vol. 25. — No. 4. — P. 2433−2449.

36. Purcell E.M., Pennypacker C.R. Scattering and Absorption of Light by Nonspherical Dielectric Grains // Astrophys. J. 1973. — Vol. 186. — P. 705−714.

37. Draine B.T., Goodmann J. Beyond Clausius-Mossotti: Wave propagation on a polarizable point lattice and the discrete dipole approximation // Astrophys. J. 1993. — Vol. 405. — No. 2. — P. 685−697.

38. Draine B.T., Flatau P.J. Discrete-dipole approximation for scattering calculations // J. Opt. Soc. Am. A. Vol. 11. — No. 4. — P. 1491−1499.

39. Hafner Ch. The Generalized Multipole Technique for Computational Electromagnetics. Boston: Artech House, 1990.

40. Hafner Ch. Post-modern Electromagnetics. Using Intelligent MaXwell Solvers. Chichester: Wiley, 1999.

41. Generalized Multipole Techniques for Electromagnetic and Light Scattering / Ed. by T. WriedtAmsterdam: Elsevier, 1999.

42. Design of a Near-Field Probe for Optical Recording Using a 3-Dimensional Finite Difference Time Domain Method / K. Hirota, T.D. Milster, Y. Zhang, J.K. Erwin // Japan. J. Appl. Phys. 2000. — Vol. 39. — No. 2. — P. 973−975.

43. Near-Field Optical Simulation of Super-Resolution Near-Field Structure Disks / T. Nakano, Y. Yamakawa, J. Tominaga, N. Atoda // Japan. J. Appl. Phys. 2001. — Vol. 40. — No. 3. — P. 1531−1535.

44. Numerical Simulation on Read-Out Characteristics of the Planar Aperture-Mounted Head with a Minute Scattercr / K. Tanaka, T. Ohkubo, M. Oumi et al. // Japan. J. Appl. Phys. 2001. — Vol. 40. — No. 3. — P. 1542−1547.

45. Yec K.S. Numerical solution of initial boundary value problems involving maxwell’s equations in isotropic media // IEEE Transactions on Antenna and Propagation. 1966. — Vol. 14. — No. 3. — P. 302−307.

46. Taflove A., Hagnes S.C. Computational Electrodynamics. The Finitc-Difference Time Domain Method, 3rd cd. Boston: Artcch House, 2005.

47. Berenger J.P. An effective PML for the absorption of cvanesccnt waves m waveguides // IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1998. — Vol. 8. No. 5. P. 188−190.

48. URL. http //ab-initio.mit.edu/wiki/index php/Meep.

49. Preparation and Optical Absorption Spectra of Dye-Coated Au, Ag, and Au/Ag Colloidal Nanoparticles m Aqueous Solutions and m Alternate Assemblies / N Komctani, M. Tsubonishi, T. Fujita ct al. // Langmuir.- 2001. Vol. 17. — No. 3. — P. 578−580.

50. Yoshida A., Yonezawa Y., Kometam N. Tuning of the Spectroscopic Properties of Composite Nanoparticles by the Insertion of a Spacer Layer Effect of Exciton-Plasmon Coupling // Langmuir 2009. — Vol. 25. — No. 12. — P. 6683−6689.

51. Hiramatsu H., Osterloh F.E. A Simple Large-Scale Synthesis of Nearly Monodispcrse Gold and Silver Nanoparticles with Adjustable Sizes and with Exchangeable Surfactants // Chcm Mater. 2004 — Vol. 16. — No 13. — P. 2509−2511.

52. Anisotropic Metal Nanoparticles' Synthesis, Assembly, and Optical Applications / С J. Murphy, Т.К. Sau, A.M. Golc et al. //J. Phys. Chem. В 2005. — Vol. 109. — No. 29. — P. 13 857−13 870.

53. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, JI Н. Расторгуев, М.: Металлургия, 1982.

54. Wiesendanger R Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy. -Cambridge. Cambridge Universtiy Press, 1994.

55. Novotny L., Hecht В. Principles of Nano-optics. Cambridge Cambridge Universtiy Press, 2006.

56. Оптические свойства композитных наночастиц благородных металлов, покрытых мономолекулярным слоем J-агрсгата органического красителя / B.C. Лебедев, А С. Медведев, А. Г. Витухновский и др. // Квантовая электроника. 2010. — Т. 40. — № 3. — С 246−253.

57. Als-Nielscn J., McMorrow D Elements of modern X-ray Physics. 2nd ed. -Chichester: Wiley, 2011.

58. Surface ScienceAn Introduction / К Oura, V.G. Lifshits, A A. Saranm et al.- Berlin Springer, 2003.

59. Krcibig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin Springer, 1995.

60. Kerker M. The Scattering of Light and Other Electromagnetic Radiation. -New York Academic Press, 1969.

61. Crcighton J.A., Eadon D G Ultraviolet-visible absorption spectra of the colloidal metallic elements //J. Chem. Soc, Faraday Trans 1991 — Vol. 87. — No. 24. — P. 2881−3891.

62. Ashcroft N.W., Mermin N D. Solid State Physics. Philadelphia Saunders College, 1976цами металл/Л-агрегат // Квантовая электроника. 2012. — Т. 42. — № 8. — С. 701−713.

63. Molecular Plasmonics with Tunable Exciton-Plasmon Coupling Strength in J-Aggregate Hybridized Au Nanorod Assemblies / G.A. Wurtz, P.R. Evans, W. Hendren et al. // Nano Lett. 2007. — Vol. 7. — No. 5. — P. 1297−1303.

64. Yoshida A., Uchida N., Kometani N. Synthesis and Spectroscopic Studies of Composite Gold Nanorods with a Double-Shell Structure Composed of Spacer and Cyanine Dye J-Aggregate Layers // Langmuir. 2009. — Vol. 25. — No. 19 — P. 11 802−11 807.

65. Взаимодействие плазмонов наночастиц золота с агрегатами поли-метиновых красителей: наночастицы «невидимки» / Б. И. Шапиро, Е. С. Кольцова, А. Г. Витухновский и др. // Рос. Нанотехнологии. 2011. — Т. 6. — № 7−8. — С. 83−87.

66. Plexcitonic Nanoparticles: Plasmon-Exciton Coupling in Nanoshell-J-Aggregate Complexes / N.T. Fofang, T.-H. Park, O. Neumann et al. // Nano Lett. 2008. — Vol. 8. — No. 10. — P. 3481−3487.

67. Manjavacas A., Garcia de Abajo F.J., Nordlander P. Quantum Plexcitonics: Strongly Interacting Plasmons and Excitons // Nano Lett. 2011. — Vol. 11. — No. 6. — P. 2318−2323.

68. Walker B.J., Bulovic V., Bawendi M.G. Quantum Dot/J-Aggregate Blended Films for Light Harvesting and Energy Transfer // Nano Lett. 2010. — Vol. 10. — No. 10. — P. 3995−3999.

69. Twenty-Fold Enhancement of Molecular Fluorescence by Coupling to a J-Aggregate Critically Coupled Resonator / G.M. Akselrod, B.J. Walker, W.A. Tisdale // ACS Nano. 2012. — Vol. 6. — No. 1. — P. 467−471.

70. Atwater H.A., Polman A. Plasmonics for improved photovoltaic devices // Nat. Mater. 2010. — Vol. 9. — No. 3. — P. 205−213.

71. Plasmon Enhanced Spectroscopy of N, N'-Dialkylquinacridones Used as Codopants in OLEDs / E. del Puerto, C. Domingo, S. Sanchez-Cortes et al. // J. Phys. Chem. C. 2011. — Vol. 115. — No. 34. — P. 16 838−16 843.

72. Enhanced Red-Light Emission by Local Plasmon Coupling of Au Nanorods in an Organic Light-Emitting Diode / T. Tanaka, Y. Totoki, A. Fujiki et al. // Applied Physics Express. 2011. — Vol. 4. — No. 3. — P. 32 105.

73. Nanoengineering of optical resonances / S.J. Oldenburg, R.D. Averitt, S.L. Westcott, N.J. Halas // Chem. Phys. Lett. 1998. — Vol. 288. — No. 2−4. — P. 243−247.

74. A Hybridization Model for the Plasmon Response of Complex Nanostructures / E. Prodan, C. Radloff, N.J. Halas, P. Nordlander // Science. 2003. — Vol. 302. — No. 5644. — P. 419−422.

75. Plasmon hybridization in complex nanostructures / J.M. Steele, N.K. Grady, P. Nordlander, N.J. Halas // Surface Plasmon Nanophotonics. Vol. 131. P. 183 196.

76. Optical Properties of Spherical and Oblate Spheroidal Gold Shell Colloids / J.J. Penninkhof, A. Moroz, A. van Blaaderen, A. Polman //J. Phys. Chem. C. 2008. — Vol. 112. — No. 11. — P. 4146−4150.

77. Localized Resonance of Composite Core-Shell Nanospheres, Nanobars and Nanospherical Chains / Y.-F. Chau, Z.-H. Jiang, H.-Y. Li et al. // Progress In Electromagnetics Research B. 2011. — Vol. 28. — P. 183−199.

78. Cole J.R., Halas N.J. Optimized plasmonic nanoparticle distributions for solar spectrum harvesting // Appl. Phys. Lett. 2006. — Vol. 89. — No. 15. P. 153 120.

79. Prodan E., Nordlander P. Plasmon hybridization in spherical nanoparticles // J. Chem. Phys. 2004. — Vol. 120. — No. 11. — P. 5444−5454.

80. Brandl D.W., Mirin N.A., Nordlander P. Plasmon Modes of Nanosphere Trimcrs and Quadrumers // J. Phys. Chem. B. 2006. — Vol. 110. — No. 25. — P. 12 302−12 310.

81. Ruppm R., Englman R. Optical lattice vibrations in finite ionic crystals: II // J. Phys. C. 1968. — Vol. 1. — No. 3. — P. 630−643.

82. Fuller K.A. Scattering of light by coated spheres // Opt. Lett. 1993. -Vol. 18. — No. 4. — P. 257−259.

83. Irimajiri A., Hanai Т., Inouyc A. A dielectric theory of «multi-stratified shell» model with its application to a lymphoma cell //J. Theor. Biol. -Vol. 78. No. 2. — P. 251−269.

84. Handbook of Optical Constants of Solids II / Ed. by E.D. PalikSan Diego Academic, 1991.

85. Пайнс Д., Нозьер Ф. Теория квантовых жидкостей. М. Мир, 1967.

86. Johnson Р.В., Christy R.W. Optical Constants of the Noble Metals // Phys. Rev. B. 1972. — Vol. 6. — No. 12. — P. 4370−4379.

87. Александров А. Ф., Рухадзе A.A. Лекции по электродинамике плазмо-подобных сред. М.: Издательство Московского университета. Физический факультет МГУ, 1999.

88. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982.

89. Кауе G.W.C., Laby Т.Н. Tables of Physical and Chemical Constants 16th ed. New York: Longman, 1995.

90. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. Наука, 1973.

91. Aluminum Nanoparticles as Substrates for Metal-Enhanced Fluorescence m the Ultraviolet for the Label-Free Detection of Biomolecules /M.H. Chowdhury, K. Ray, S.K. Gray, J. Pond, J.R. Lakowicz // Anal. Chem. 2009. — Vol. 81. — No. 4. — P. 1397−1403.

92. Scaife B.K.P Principles of Dielectrics. Oxford: Oxford Science Publications, 1998.

93. Aspnes D.E., Studna A. A. Dielectric functions and optical parameters of SI, GE, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb from 1.5 to 6.0 eV // Phys. Rev. B. 1983. — Vol. 27. — No. 2. — P. 985−1009.

94. Forouhi A.R., Bloomer I. Optical properties of crystalline semiconductors and dielectrics // Phys. Rev. B. 1988. — Vol. 38. — No. 3. — P. 1865−1874.