Ultraszybka dynamika w magnetoplazmonicznych strukturach periodycznych
NCN ID: 2017/25/B/ST3/01305
Magnetoplazmonika, która jest stosunkowo młodym obszarem badań w nanofotonice, otwiera fascynujące
perspektywy nowych możliwości bardziej efektywnego kontrolowania oddziaływania światła z materią, w
sposób nieinwazyjny, z dużą szybkością przełączania. Pomimo szeregu obserwacji eksperymentalnych w
magnetoplazmonice, nadal brakuje zrozumienia podstawowych procesów fizycznych łączących obszary
wiedzy w zakresie fizyki magnetyzmu i fotoniki. W celu uzyskania lepszego zrozumienia tych zjawisk,
szczególnie interesującym będzie przeprowadzenie badań ultraszybkiej dynamiki z czasową rozdzielczością
w zakresie femto- i pikosekundowym. Co więcej, badania te pozwolą zweryfikować hipotezę obecności
korelacji procesów związanych ze wzbudzeniem plazmonów powierzchniowych oraz precesji magnetyzacji,
eksponując w ten sposób istotną rolę oddziaływania magnetoplazmonicznego.
Niniejszy projekt ma na celu zbadanie dynamiki wzbudzenia plazmonów powierzchniowych w hybrydowych
magnetoplazmonicznych strukturach periodycznych, opartych na metalach i magnetycznych dielektrykach, w
femtosekundowej skali czasowej. Rola oddziaływania magnetoplazmonicznego szczególnie będzie istotna ze
względu na wzbudzenia zarówno magnetoplazmoniczne, jak i optomagnetyczne. Efektem tych wzbudzeń
będzie wzmocnienie amplitudy ultraszybkiej dynamiki magnesowania podczas generowania plazmonów
powierzchniowych, jak również, zwiększenia efektywności wzbudzenia plazmonów przy wykorzystaniu
efektów optomagnetycznych. Kluczowym punktem będzie rozseparowanie wkładów w dynamice
niemagnetycznych i magnetycznych plazmonów powierzchniowych przy wykorzystaniu optycznych i
magnetooptycznych technik liniowych i nieliniowych. Dodatkowo będzie opracowany model teoretyczny,
opisujący ultraszybką dynamikę w periodycznych strukturach magnetoplazmonicznych.
W ramach realizacji projektu będą wykonane badania czasowo-rozdzielcze magnetooptycznego efektu Kerra
i Faradaya w warunkach resonansu plazmonowo-polarytonowego. Także planowane jest przeprowadzenie
badań dynamiki wzbudzenia plazmonów powierzchniowych przy indukowaniu w warstwie dielektryku
odwrotnego efektu Faradaya oraz efektu fotomagnetycznego. Analiza wyników eksperymentalnych będzie
wykonana w oparciu o wyniki teoretycznego modelowania procesów dynamicznych. Badania z
zastosowaniem nieliniowych technik optycznych z czasową rozdzielczością pozwolą także wyznaczyć rolę
poszczególnych interfejsów w dynamice wzbudzeń plazmonów powierzchniowych.