Принцип действия магнито-оптической ловушки (МОЛ) основан на комбинации лазерного охлаждения в конфигурации трех пар встречных лазерных пучков и линейного неоднородного магнитного поля, создаваемого парой катушек Гельмгольца в конфигурации с обратными токами (рисунок 1). Лазерное поле обеспечивает силу трения, зависящую от скорости атомов и приводящую к охлаждению, а магнитное поле создает возвращающую силу, зависящую от положения атомов.

mot 2

Фемтосекундный лазерный комплекс на основе двух синхронизированных лазеров Mira Optima 900-D (Coherent).

femto

     Получение спектров поглощения (пропускания), диффузного рассеяния, измерение оптической плотности вещества в различных агрегатных состояниях в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Этим методом получено подавляющее большинство информации о том, как устроено вещество на атомном и молекулярном уровне, как атомы и молекулы ведут себя при объединении в конденсированные вещества. Особенность оптической спектроскопии по сравнению с другими видами спектроскопии состоит в том, что большинство структурно организованной материи (крупнее атомов) резонансно взаимодействует с электромагнитным полем именно в оптическом диапазоне частот. Поэтому именно оптическая спектроскопия используется в настоящее время очень широко для получения информации о веществе. Проведение качественного и количественного анализа вещества по изменениям положения, интенсивности и формы полос поглощения. Измерение спектров отражения образцов для широкого диапазона углов падения света. Определение оптических характеристик стекол с высоким поглощением, оптических элементов с просветляющими покрытиями, узкополосных (DWDM) фильтров волоконной оптической связи, элементов плоских панелей дисплеев, элементов ячеек солнечных батарей и их защитных покрытий, красок цветной фотопечати и т.д. Являясь достаточно простой и доступной методикой, спектроскопия поглощения может дать важную информацию о пространственной структуре нанообъектов.

pogl1

     Отличие люминесцентной спектроскопии от других спектроскопических методик состоит в том, что регистрируемая спектральная зависимость является функцией двух переменных - длины волны возбуждения λexи длины волны испускания λem. Если λex поддерживается постоянной, а λem сканируется, то измеряется спектр люминесценции (спектральная зависимость интенсивности люминесцентного испускания от длины волны). Если сканируется λex при постоянной λem, то получается спектр возбуждения люминесценции (спектральная зависимость эффективности возбуждения люминесценции от длины волны).

     Люминесцентные методы включают в себя исследования с использованием флуоресценции (флуориметрия) и фосфоресценции (фосфориметрия). Наиболее широко люминесцентные измерения используются как методы анализа и контроля за протеканием химических и биохимических реакций, а также для кинетических исследований быстрых реакций электронно-возбужденных молекул.

     Комбинационное рассеяние света – бесконтактный неразрушающий способ анализа структуры вещества. Основной идеей метода рамановской спектроскопии (КРС-спектроскопии) является регистрация неупруго рассеянного образцом света с последующей расшифровкой полученного спектра путем сравнения полученных частот колебаний с характеристическими, которые уникальны для каждого вещества. На основе такого анализа можно установить симметрию исследуемого образца, определить частоты колебательных мод и качество выращенной структуры, а также содержание легирующих и нежелательных примесей, распределения упругих деформаций и т.д. Вот лишь некоторый список прикладных задач, которые могут быть решены с помощью КРС спектроскопии:

     Фурье-ИК-спектроскопия (Фурье-ИКС) – это широко известная и проверенная технология анализа для идентификации неизвестных химических веществ. Метод основан на микроскопическом взаимодействии инфракрасного света с химическим веществом посредством процесса поглощения и в результате дает набор диапазонов, называемый спектром (данный спектр уникален для химического вещества и служит «молекулярным отпечатком»). Помимо того, что Фурье-ИКС – это широко применимый метод, в ней используется анализ присущих свойств химического вещества, благодаря этому Фурье-ИКС очень подходит для сопоставления со спектральной библиотекой. С помощью обширной базы данных подход сопоставления со спектральной библиотекой дает возможность быстро идентифицировать тысячи химических веществ на основании их уникального «молекулярного отпечатка».

     Мельчайшие частицы или коллоиды диспергированные в растворе несут каждый положительный или отрицательный заряд. Они окружены ионами с противоположными знаками и подвержены тепловому движению. Когда к раствору приложено электрическое поле частицы передвигаются по направлению к потенциалу противоположного их заряду. Скорость передвижения частиц пропорциональна величине электрического заряда. При облучении раствора светом лазера во время движения частиц, можно наблюдать рассеянный свет, который создает Доплеровский сдвиг соответствующий скорости перемещения. Другими словами, потенциал диффузного слоя (Дзета потенциал) изменяется путем детектирования величины сдвига частоты в рассеянном свете.

dzeta1

     Динамическое рассеяние света – метод измерения размеров мельчайших частиц. Диспергированные частицы, взвешенные в растворе, перемещаясь благодаря Броуновскому движению, взаимодействуют с лазерным лучом, рассеяние лазерного света детектируется фотоэлектронным умножителем (ФЭУ).

clr1