Центры серебра, сформированные в цинко-фосфатном стекле фемтосекундным лазером

Методами рентгеновской абсорбционной, оптической спектроскопии поглощения и просвечивающей электронной микроскопии определено строение центров серебра, сформированных при различных скоростях записи фемтосекундным лазером в цинк-фосфатном стекле, допированном ионами Ag$^+$ и Nd$^{3+}$. Установлено, что при скоростях лазерной записи от 1 до 10 $\mu$m/s в области лазерных треков происходит формирование суб-нанометровых нанокластеров (НК) и преимущественно малых ($\le$ 2 nm) НЧ серебра без заметной границы между размерами НК и НЧ. При этом имеется незначительное количество серебряных НЧ с размерами больше 3–5 nm. Формирование НЧ серебра в области треков подтверждено наличием хорошо выраженного локализованного поверхностного плазмонного резонанса (LSPR) в спектрах оптического поглощения этих областей стекла при скоростях записи $\le$ 10 $\mu$m/s. Полученная зависимость характеристик LSPR от скорости лазерной записи показала, что НЧ серебра, сформированные при скоростях $\le$ 5 $\mu$m/s, обладают наиболее ярко выраженным резонансом, локализованным на длине волны $\sim$ 450 nm. Изменение скорости записи влияет существенно на величину LSPR, но слабо на его положение в шкале длин волн, что свидетельствует об отсутствии как агломератов НЧ, так и НЧ крупного размера. Оценена доля ионов серебра, связанных с кислородом, и доля атомов Ag, входящих в состав НК/НЧ серебра, в области лазерных треков. В результате лазерных записей ионы неодима остаются в состоянии Nd$^{3+}$, не формируя заметных агломераций в области треков. Полученные результаты способствуют развитию метода лазерных записей для пространственного проектирования плазмонных наноструктур желаемого размера и степени агломерации в стеклах, содопированных ионами плазмонных и редкоземельных металлов.