Наиболее эффективным методом получения гиперболических метаматериалов на основе упорядоченных массивов металлических наностержней является темплатное электроосаждение с использованием в качестве матриц пористых пленок анодного оксида алюминия [1]. Функциональные свойства получаемых таким образом нанокомпозитов в наибольшей степени определяются объемной долей металла, которая обычно совпадает с пористостью матрицы. Согласно модельным расчётам, наиболее эффективное управление оптическими свойствами может быть реализовано при объемной доле металла менее 10%, в то время как пористость анодного оксида алюминия обычно превышает данное значение. В нашей работе [2] мы впервые предложили методику получения гиперболических метаматериалов с объемной долей металла мéньшей, чем пористость исходной матрицы.
Предложенный метод основан на частичном блокировании пор в процессе формирования матрицы. При увеличении напряжения анодирования увеличивается среднее расстояние между порами, что приводит к остановке роста части каналов [3]. При напылении токосъёмника на верхнюю поверхность матрицы заблокированные поры не могут быть заполнены электролитом и, следовательно, электроосаждение металла в них не происходит.
При увеличении напряжения анодирования от 40 до 60 В доля заполненных пор уменьшается с 80 до 35%. Изменение объёмной доли металла позволяет контролируемо перемещать положение полосы резонансного поглощения света в широком диапазоне длин волн от 600 до 900 нм.
Работа выполнена при поддержке РНФ (грант №18-73-10151).
[1] I.A. Kolmychek, A.R. Pomozov, A.P. Leontiev, K.S. Napolskii, T.V. Murzina, Magneto-optical effects in hyperbolic metamaterials // Optics Letters, 2018, v. 43, pp. 3917-3920. DOI: 10.1364/ol.43.003917.
[2] A.P. Leontiev, O.Y. Volkova, I.A. Kolmychek, A.V. Venets, A.R. Pomozov, V.S. Stolyarov, T.V. Murzina, K.S. Napolskii, Tuning the Optical Properties of Hyperbolic Metamaterials by Controlling the Volume Fraction of Metallic Nanorods // Nanomaterials, 2019, v. 9(5) 739. DOI: 10.3390/nano9050739.
[3] D.I. Petukhov, K.S. Napolskii, A.A. Eliseev, Permeability of anodic alumina membranes with branched channels // Nanotechnology, 2012, v. 23, pp. 1-6. DOI: 10.1088/0957-4484/23/33/335601.