IGF



Grupa badawcza


Materiały funkcjonalne

Lider grupy badawczej: dr Tomasz Stefaniuk

Zakład Optyki Informacyjnej


Progres jaki dokonał się w rozwoju optyki w ostatnich latach można uznać za prawdziwą rewolucję. Stało się to za sprawą rozwoju technologicznego, który umożliwił studiowanie coraz bardziej subtelnych zjawisk optycznych, a wyniki eksperymentów nierzadko wymuszają weryfikowanie naszej dotychczasowej wiedzy.

Prace badawcze prowadzone w naszej grupie wpisują się w ten nurt i wiążą się z ideą nanostrukturyzowanych optycznych materiałów funkcjonalnych. Jest to klasa materiałów, których unikalne własności optyczne wynikają z procesu nanostrukturyzacji i wykraczają poza własności materiałowe użytych komponentów. Czerpiemy garściami z takich obszarów wiedzy jak nanofotonika, plazmonika czy metamateriały. Zajmujemy się zarówno komputerowym modelowaniem, wytwarzaniem jak i charakteryzacją nanostruktur. Współpracujemy z zagranicznymi uczelniami m.in. z King’s College London, Wigner Research Centre for Physics (Węgierska Akademia Nauk) oraz Sapienza Università di Roma.

Nasze aktualne badania dotyczą:

  • projektowania własności dyspersyjnych i nieliniowych elementów optycznych nowej generacji
  • ultraszybkiej modulacji światła
  • generowania gorących elektronów do zastosowań związanych z energiami odnawialnymi
  • rozwoju metamateriałów o strukturze 2-poziomowej.
  • włókien światłowodowych zintegrowanych z metamateriałami

Do najważniejszych osiągnięć z ostatniego roku należą: 

  • Wytworzenie samoorganizującego się metamateriału o wzmocnionej nieliniowej odpowiedzi optycznej.
    Wykorzystaliśmy zjawisko segregacji do konstrukcji samoorganizującej się metapowierzchni, która cechuje się wzmocnioną o dwa rzędy wielkości nieliniowością optyczną. Efekt zaprezentowany po raz pierwszy w naszej publikacji może być zastosowany w przyszłości do budowy nowej klasy metamateriałów, w których oprócz klasycznej nanostrukturyzacji typu top-down dochodziłby element strukturyzacji bottom-up na poziomie pojedynczych ziaren materiału. Dzięki temu wzrosłaby wydajność metamateriałów a tym samym zakres zastosowań uległby poszerzeniu.

    T. Stefaniuk, N. Olivier, A. Belardini, C. McPolin, C. Sibilia, A. Wronkowska, A. Wronkowski, T. Szoplik. A. Zayats, "Self-Assembled Silver–Germanium Nanolayer Metamaterial with the Enhanced Nonlinear Response." Advanced Optical Materials 5(22), 6 stron (2017). Impact Factor: 6.875.

  • Pomiar wzmocnionych pól nanoplazmonicznych metodą ultraszybkiej fotoemisji.
    Rozwój plazmoniki otworzył nowe perspektywy w zakresie kontroli propagacji światła w nanoskali i pozwolił uzyskiwać wzmocnienia pól elektrycznych o kilka rzędów wielkości. W naszym artykule opisaliśmy nowatorską metodę bezpośredniego pomiaru natężeń tych pól za pomocą ultraszybkiej fotoemisji. Dzięki temu możliwy jest nie tylko precyzyjniejsze projektowanie własności optycznych nanostruktur plazmonicznych, ale również badanie zachowań ultragorących elektronów, stowarzyszonych z falą plazmoniczną. Takie elektrony w przyszłości mogą być użyte do katalizy reakcji chemicznych, generacji wodoru z wody, czy budowy superczułych detektorów opto-ekektronicznych.

    P. Rácz, Z. Pápa, I. Márton, J. Budai, P. Wróbel, T. Stefaniuk, C. Prietl, J. R. Krenn, and P. Dombi, "Measurement of Nanoplasmonic Field Enhancement with Ultrafast Photoemission," Nano Lett. 17, 1181-1186 (2017). Impact Factor: 12.712

 

mgr Arkadiusz Ciesielski

Współpracownicy

Julia Szymczak

Alexander Korneluk