In-Situ-Pump-Probe-Weißlichtspektroskopie der laserinduzierten Formänderung von Silbernanopartikeln in Glas

Abstract

Gläser mit metallischen Nanoteilchen sind vielversprechende Materialien zur Herstellung mikrostrukturierter optischer Elemente. Insbesondere die laserinduzierte Formänderung von Silbernanopartikeln in Glas ermöglicht es, die optischen Eigenschaften derartiger Materialien gezielt und lokal zu verändern. Die ultraschnelle Dynamik der zugehörigen Prozesse während der Verformung der Partikel wurde bisher jedoch nur indirekt untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die ultraschnelle Dynamik der transienten Veränderungen im Spektralbereich von 320 bis 580 nm und im Zeitbereich von der Anregung bis ca. 1 ns danach in situ erfasst. Dies geschah für bis zu 1000 aufeinander aufbauende Laserpulse. Darüber hinaus wurde simultan für jeden Bestrahlungsschritt die dauerhafte Änderung des Extinktionsspektrums sowie die relative Streuintensität der Probe registriert. Hieraus konnte das bisherige Gesamtbild der zur Partikelformänderung führenden Prozesse mit den vermuteten Zeitskalen präzisiert werden. Es zeigte sich, dass die Formänderung beginnend an der Oberfläche sukzessive in die Tiefe fortschreitet. Zusätzlich wurde ersichtlich, dass ein kleiner Anteil der Partikel eine vollständige Zerstörung erfährt. Der hier vorgestellte spezielle Messaufbau erweist sich somit als hervorragend geeignet, um die der fs-Laser-Materialbearbeitung zugehörigen irreversiblen Prozesse zu untersuchen.