MAGNETOOPTICS OF OPAL CRYSTALS MODIFIED BY COBALT NANOPARTICLES
I. Šimkienė^a, A. Rėza^a, A. Kindurys^a, V. Bukauskas^a, J. Babonas^a, R. Szymczak^b, P. Aleshkevych^b, M. Franckevičius^c, and R. Vaišnoras^c
aSemiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: jgb@pfi.lt
^bInstitute of Physics of the Polish Academy of Sciences, Lotników 32/46, PL-02668 Warsaw, Poland
^cVilnius Pedagogical University, Studentų 39, LT-08106 Vilnius, Lithuania

Received 15 July 2009; accepted 19 March 2010

Optical and magnetooptical properties of opal photonic crystals modified by Co nanoparticles have been investigated by modulation spectroscopy technique in the visible spectral range from 400 to 800 nm. The Co nanoparticles of 1 to 8 nm in size were formed by means of chemical reduction reaction inside synthetic opal crystals composed of regularly close-packed SiO₂ spheres of diameter 250–300 nm. As it was estimated from the spectral shift of the stop band of photonic crystals, Co nanoparticles occupied up to several percent of void volume in opal crystal lattice. In the Faraday configuration, external magnetic field induced the change in optical transmission normalized to sample thickness 1 cm and magnetic field 1 T equal to 0.10–0.35 for Co-modified opal crystals in the spectral range under consideration. The fabricated hybrid structures can be considered as a possible prototype of magnetophotonic crystals.

Keywords: magnetophotonic crystals, modulation spectroscopy

OPALO KRISTALŲ SU Co NANODALELĖMIS MAGNETOOPTIKA
I. Šimkienė^a, A. Rėza^a, A. Kindurys^a, V. Bukauskas^a, J. Babonas^a, R. Szymczak^b, P. Aleshkevych^b, M. Franckevičius^c, R. Vaišnoras^c
aPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bLenkijos MA Fizikos institutas, Varšuva, Lenkija
^cVilniaus pedagoginis universitetas, Vilnius, Lietuva

Taikant moduliacinės spektroskopijos metodiką, tirti opalo fotoninių kristalų su Co nanodalelėmis optiniai ir magnetooptiniai spektrai regimojo spektro srityje nuo 400 iki 800 nm. Sintetiniuose opalo kristaluose, sudarytuose iš glaudžios sanklodos tvarka išsidėsčiusių 250–300 nm skersmens SiO₂ sferų, cheminės redukcijos reakcijose buvo suformuotos nuo 1 iki 8 nm dydžio Co nanodalelės. Iš fotoninio kristalo užtvarinės juostos poslinkio spektre nustatyta, kad Co nanodalelės užpildo kelis procentus opalo kristalo gardelės ertmių. Faradėjaus konfigūracijos opalo kristaluose su Co nanodalelėmis išorinis magnetinis laukas tirtoje spektro srityje sukelia optinio pralaidumo pokytį. Esant 1 cm storio bandiniui ir 1 T magnetiniam laukui, jis lygus 0,10–0,35. Pagaminti hibridiniai dariniai gali būti nagrinėjami kaip magnetofotoninių kristalų prototipai.