Исследование наноструктурированных оптических сред и элементов для управления и использования энергии излучения

Abstract

Цели и задачи выполнения НИР состоят в исследовании зависимости оптических свойств (коэффициентов эффективности поглощения, рассеяния, экстинкции, индикатрис рассеяния) наноструктурированных стекол от параметров наночастиц и зависимости оптических параметров гибридных наночастиц от температуры с учетом зависимости оптических характеристик гибридных наночастиц от температуры. Теоретически исследованы и проанализированы оптические свойства частиц TiO2-Au, Fe3O4-Au, NiO-Au, SiO2-Au в спектральном интервале 200 – 2500 нм. Наночастицы SiO2-Au ядро-оболочка были выбраны для дальнейшего исследования на основании их более оптимальных оптических свойств в видимом спектре по сравнению с другими. Исследовано влияние параметров наночастиц (радиусов, толщины оболочки) на их оптические свойства (коэффициенты эффективности поглощения, рассеяния, экстинкции и их корреляции, индикатрисы рассеяния). Установлены новые зависимости оптических свойств (коэффициенты эффективности поглощения, рассеяния, экстинкции и их корреляции, индикатрисы рассеяния) наноструктурированных стекол от параметров наночастиц (радиусов, толщины оболочки). Проведено исследование зависимости оптических характеристик гибридных наночастиц от температуры. Установлено значительное изменение поглощения излучения наночастицами системы ядро-оболочка соответственно c материалами золото-кварц и кварц-золото при возрастании температур наночастиц и окружающего кварца от Т = 300 до Т =1173 К. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете эффективности поглощения оптического излучения сплошного спектра наночастицами, находящимися в твердотельной матрице при их нагреве. Результаты НИР могут найти применение при разработке оптических наноструктурированных оптических сред и элементов для управления и использования энергии излучения. В прикладном аспекте полученные результаты представляют интерес для целей создания высокотемпературных твердотельных наноструктурированных абсорберов и селективных ослабителей солнечного излучения, содержащих поглощающие излучение наночастицы.