priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-7-567-573pribor-51Research ArticleКОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯCOMPUTER MODELING AND DESIGN AUTOMATIONМоделирование теплового источника в пленке с наночастицами при воздействии ультракоротких лазерных импульсовModeling of a Heat Source in a Film with Nanoparticles Under the Action of Ultrashort Laser PulsesСергеевМ. М.SergeevM. M.

Максим Михайлович Сергеев — канд. техн. наук; ст. научный сотрудник

Санкт-Петербург

Maksim M. Sergeev — PhD; Senior Researcher

St. Petersburg

mmsergeev@itmo.ruПушкареваА. Е.PushkarevaA. E.

Александра Евгеньевна Пушкарева — канд. техн. наук; ст. научный сотрудник

Санкт-Петербург

Alexandra E. Pushkareva — PhD; Senior Researcher

St. Petersburg

aepushkareva@itmo.ruГреськоВ. Р.GreskoV. R.

Владислав Романович Гресько — аспирант

Санкт-Петербург

Vladislav R. Gresko — Post-Graduate Student

St. Petersburg

gresko.97@mail.ruУниверситет ИТМО, Институт лазерных технологийITMO University, Institute of Laser Technologies202425112024677567573Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/51

Представлены результаты применения физико-математической модели, описывающей процессы формирования теплового источника и модификации оптических свойств золь-гель-пленок оксида цинка с наночастицами серебра при воздействии на материал серии ультракоротких лазерных импульсов в режиме накопления тепла. На основании представленных взаимосвязей между режимами лазерного воздействия, оптическими характеристиками пленок и свойствами наночастиц в них показана возможность прогнозирования оптических свойств композиционных материалов.

Simulation results describing the heat source formation and optical properties modification of the zinc oxide sol-gel films with silver nanoparticles by the series of ultrashort laser pulses in heat-accumulation mode are demonstrated. Based on presented relationships between laser exposure modes, the optical characteristics of films and the properties of nanoparticles in them, the possibility of predicting the optical properties of the composite materials is shown.

ультракороткие лазерные импульсынаночастицыплазмонный резонанслазерное облучениеultrashort Laser pulsesnanoparticlesplasmon resonancelaser irradiationисследования выполнены при финансовой поддержке в форме гранта Российского научного фонда (проект № 19-79-10208)the research was carried out with funding from a grant from the Russian Science Foundation (project No. 19-79-10208).ReferencesSugioka K. Progress in ultrafast laser processing and future prospects // Nanophotonics. 2017. Vol. 6, N 2. P. 393–413.Sugioka K. Nanophotonics, 2017, no. 2(6), pp. 393–413.Stalmashonak A., Seifert G., Abdolvand A. Ultra-short pulsed laser engineered metal-glass nanocomposites. Heidelberg: Springer, 2013. 70 p.Stalmashonak A., Seifert G., Abdolvand A. Ultra-short Pulsed Laser Engineered Metal-Glass Nanocomposites, Heidelberg: Springer, 2013, 70 р.Unser S., Bruzas I., He J., Sagle L. Localized surface plasmon resonance biosensing: current challenges and approaches // Sensors. 2015. Vol. 15, N 7. P. 15684–15716.Unser S., Bruzas I., He J., Sagle L. Sensors, 2015, no. 7(15), pp. 15684–15716.Shirshneva-Vaschenko E. V., Sokura L. A., Shirshnev P. S., Kirilenko D. A., Snezhnaia Z. G., Bauman D. A., Bougrov V. E., Romanov A. E. Preparation of Transparent N-Zno: Al/P-Cualcro2 Heterojunction Diodeby Sol-Gel Technology // Rev. on Advanced Materials Science. 2018. Vol. 57, N 2. P. 167–174. DOI: 10.1515/rams-2018-0061.Shirshneva-Vaschenko E.V., Sokura L.A., Shirshnev P.S., Kirilenko D.A., Snezhnaia Z.G., Bauman D.A., Bougrov V.E., Romanov A.E. Reviews on Advanced Materials Science, 2018, no. 2(57), pp. 167–174, https://doi.org/10.1515/rams-2018-0061.Destouches N., Sharma N., Vangheluwe M., Dalloz N., Vocanson F., Bugnet M., Hébert M., Siegel J. Laser-Empowered Random Metasurfaces for White Light Printed Image Multiplexing // Advanced Functional Materials. 2021. Vol. 31, N 18.Destouches N., Sharma N., Vangheluwe M., Dalloz N., Vocanson F., Bugnet M., Hébert M., Siegel J. Advanced Functional Materials, 2021, no. 18(31).Sergeev M.M., Zakoldaev R.A., Itina T.E., Varlamov P.V., Kostyuk G.K. Real-Time Analysis of Laser-Induced Plasmon Tuning in Nanoporous Glass Composite // Nanomaterials. 2020. Vol. 10, N 6. P. 1131.Sergeev M.M., Zakoldaev R.A., Itina T.E., Varlamov P.V., Kostyuk G.K. Nanomaterials, 2020, no. 6(10), pp. 1131.Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. Л.: Энергия, 1974. 264 с.Dulnev G.N., Zarichnyak Yu.P. Teploprovodnost' smesey i kompozitsionnykh materialov (Thermal Conductivity of Mixtures and Composite Materials), Leningrad, 1974, 264 р. (in Russ.)Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 664 с.Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley-Verlag, 1983.Sergeev M.M., Gresko V.R., Andreeva Y.M., Sokura L.A., Shirshneva-Vaschenko E.V., Itina T.E., Varygin G.V. Precise laser-induced local modification of AZO:Ag films and their optical properties // Optics & Laser Technology. 2022. Vol. 151. P. 108059.Sergeev M.M., Gresko V.R., Andreeva Y.M., Sokura L.A., Shirshneva-Vaschenko E.V., Itina T.E., Varygin G.V. Optics & Laser Technology, 2022, vol. 151, р. 108059.Miyamoto I., Horn A., Gottmann J., Wortmann D., Yoshino F. Fusion Welding of Glass Using Femtosecond Laser Pulses with High-repetition Rates // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 2007. Vol. 2, N 1. P. 57–63.Miyamoto I., Horn A., Gottmann J., Wortmann D., Yoshino F. Journal of Laser Micro/Nanoengineering, 2007, no. 1(2), pp. 57–63.Martienssen W., Warlimont H. Springer handbook of condensed matter and materials data. Berlin: Springer Science & Business Media, 2006. P. 1121.Martienssen W., Warlimont H. Springer handbook of condensed matter and materials data, Berlin, Springer Science & Business Media, 2006, 1121 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.