Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2020 - zeszyt 9

Determination of the Complex Refractive Index of a Subwavelength-diameter Spider Thread on Silver Coating by Light Scattering

10.15199/48.2020.09.29

nr katalogowy: 127823
10.15199/48.2020.09.29

Streszczenie

In this study, we have created nano-scale silver pipes by sputtering the silver material which frequently shows negative or less-than 1 refractive index onto the spider thread thinner than optical wavelength with. As a part of the study to investigate distribution of the complex refractive index which indicates optical and electromagnetic properties of the resulting silver pipes, we used light scattering method using linearly polarized laser with wavelength of 660 nm and radiated it perpendicularly to the silver pipe to measure the angular distribution of the scattered light intensity. Using the numerical calculation with Coaxial cylinder model based on the values found through preceding studies, we calculated the angular distribution of the scattered light intensity, and fitted the calculation result to the measurement result. This allowed us to determine the complex refractive index and outer diameter of the silver pipe along with the error range. The silver pipe was observed with field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and the outer diameter of the silver pipe was estimated. This outer diameter was compared with the outer diameter obtained by fitting the calculation result with the light scattering method to the measurement result to evaluate the validity of the measurement result. This revealed that the result obtained with light scattering method has showed good agreement with that measured using FE-SEM.

Abstract

W artykule przedstawiono metodę badania nanorurek srebrnych wytwarzanych metodą rozpylania. Do badania właściwości rurek, przede wszystkim ich grubości wykorzystano pomiar światła rozproszonego na długości nici. Do pomiaru wykorzystano światło laserowe o o długości 660 nm. Opracowano model matematyczny metody pomiar współczynnika załamania światła. Dokładność metody potwierdzono wykorzystując mikroskop typu FE-SEM. Pomiar współczynnika załamania światła w srebrnej nanorurce metodą analizy rozpraszania światła laserowego

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Rising A., "Controlled assembly: A prerequisite for the use of recombinant spider silk in regenerative medicine?". Acta Biomater. 10(4) (2014),1627-1631.
[2] Ko F. K. and Jovicic J., "Modeling of mechanical properties and structural design of spider web". Biomacromolecules. 5(3) (2004), 780–785.
[3] Li X., Zong L., Wu X., You J., Li M. and Li C., "Biomimetic engineering of spider silk fibres with graphene for electric devices with humidity and motion sensitivity". J. Mater. Chem. C. 6(2018), 3212–3219.
[4] Lin C. B., Lee Y.-T. and Liu C.-Y., "Optimal photonic nanojet beam shaping by mesoscale dielectric dome lens". Journal of Applied Physics. 127 (2020), 243110.
[5] Omenetto F. G and Kaplan D L., "A new route for silk". Nat. Photonics. 2008; 2: 641–643.
[6] Zheng Y., Bai H., Huang Z., Tian X., Nie F. Q., Zhao Y., Zhai J. and Jiang L., "Directional water collection on wetted spider silk". Nature. 463 (2010), 640–643.
[7] Hayashi C. Y., Shipley N. H. and Lewis R. V., "Hypotheses that correlate the sequence, structure, and mechanical properties of spider silk proteins". Int. J. Biol. Macromol. 24 (1999), 271-275.
[8] Hinman M. B., Jones J. A. and Lewis R. V., "Synthetic spider silk: a modular fiber, Trends Biotechnol., 18 (2000), 374-379.
[9] Andersson M., Jia Q., Abella A., Lee X. -Y., Landreh M., Purhonen P., Hebert H., Tenje M., Robinson C. V, Meng Q., Plaza G. R., Johansson J. and Rising A., "Biomimetic spinning of artificial spider silk from a chimeric minispidroin", Nat Chem Biol. 13(3) (2017), 262-264.
[10] Tsuchiya K. and Numata K., "Chemical synthesis of multiblock copolypeptides inspired by spider dragline silk proteins", ACS Macro Lett., 6(2) (2017), 103-106.
[11] Mayer K. M. and Hafner J. H., "Localized surface plasmon resonance sensors"., Chem. Rev., 111(6) (2011), 3828–3857.
[12] Zhang S., Fan W., Panoiu N. C., Malloy K. J., Osgood R. M. and Brueck S. R. J., "Experimental demonstration of nearinfrared negative-index materials", Phys. Rev. Lett., 95 (2005) 137404.
[13] Homola J. Y. S. and Gauglitz G., "Surface plasmon resonance sensors: review", Sensors and Actuators B:Chemical., 54 (1-2) (1999), 3–15.
[14] Smith D. R., Padilla W. J., Vier D. C., "Nemat-Nasser S. C. and Schultz S., Composite Medium with Simultaneously negative permeability and permittivity". Phys. Rev. Lett., 84(18) (2000), 4184-4187.
[15] Padilla W. J., Basov D. N. and Smith D. R., "Negative refractive index metamaterials", Materials Today., 9(7–8) (2006), 28–35.
[16] Hajian H, Ghobadi A, Butun B and Ozbay E, "Active metamaterial nearly perfect light absorbers: a review", J. Opt. Soc. Am. B., 36(8) (2019), F131-F143.
[17] Shalaev V. M., "Optical negative-index metamaterials", Nature Photonics., 1 (2007), 41–48.
[18] Tajima F. and Nishiyama Y., "Determination of the complex refractive index of a subwavelength-diameter platinum or gold pipe by light scattering", J. Opt. Soc. Am. A33(9) (2016), 1654- 1660.
[19] Tajima F. and Nishiyama Y., "Light scattering from a birefringent cylinder, spider silk, slimmer than the wavelength approaches dipole radiation", J. Opt. Soc. Am. A22(6) (2005), 1127-1131.
[20] Tajima F., Nishiyama Y., Hiroi N. and Hashimoto Y., "Determination of the complex refractive index of a subwavelength-diameter platinum or gold pipe by light scattering", J. Opt. Soc. Am. A27(1) (2010), 1-5.
[20] Yuan L., Zhao L. J. and Zhang Z. S., "Preliminary study on the spider diversity of the wanglang national nature reserve. ", Acta Arachnologica Sinica., 2019; 28(1):7-36.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2020-9 , nr katalogowy 127823 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2020-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2020-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma