Розроблено математично обгрунтований числовий алгоритм для дослідження резонансних явищ і закономірностей в розсіянні та поглинанні плоских H- та Е-поляризованих хвиль скінченними гратками з тонких матеріальних стрічок (діелектричних, металевих в оптичному діапазоні та графенових в терагерцевому діапазоні). На основі рівнянь Максвелла, умов випромінювання на нескінченності та локальної обмеженості енергії, поведінки компонент струмів за підходу до ребер стрічки, а також узагальнених граничних умов для діелектричних і металевих стрічок та їх скінченних граток й граничних умов резистивного типу (з комплексною резистивністю) та формул Кубо для графенових граток, двовимірні задачі розсіяння зведено до систем одновимірних сингулярних інтегральних рівнянь відносно невідомих густин струмів. Для числового розв'язання відповідних систем сингулярних та гіперсингулярних інтегральних рівнянь використовувався метод Найстрьома з квадратурними формулами інтерполяційного типу, який має гарантовану збіжність і контрольовану точність обчислень. У межах методу проведено числове моделювання характеристик розсіяння та поглинання хвиль скінченними гратками з діелектричних, металевих та графенових стрічок та досліджено електродинамічні характеристики скінченних граток як сенсора зміни показника заломлення навколишнього середовища.

На базі вивчення змін в електронній структурі перехідних і благородних (на прикладі міді) металів за умов додавання до їх складу перехідних металів, а також під час структурних і фазових перетворень даних систем досліджено вплив на їх оптичні властивості приповерхневих шарів і стан самої поверхні після різноманітних обробок і дії зовнішніх чинників. Визначено дію стимулюючих факторів (йонної імплантації) на оптичні властивості системи тонка плівка перехідного металу - піроелектрик. Встановлено загальні закономірності формування електронного спектра перехідних металів і міді під час легування їх іншими перехідними металами. На підставі експериментальних даних запропоновано модель електронного спектра невпорядкованих бінарних сплавів перехідних металів, згідно з якою їх енергетичний спектр є суперпозицією спектрів розчинників і домішок, які формують домішкові зони, розташовані вище рівня Фермі або межують з ним. У випадку бінарних сплавів міді з тими ж перехідними металами додаткові смуги, які виникають у спектрах сплавів, пов'язані з переходами електронів на рівень Фермі з домішкових зон, розташованих у цьому випадку за різних енергій нижче рівня Фермі, які, не змінюючи свого положення в енергетичному спектрі, розширюються у разі збільшення концентрації домішок. Визначено параметри s- та d-електронів провідності в чистих перехідних металах та їх зміни у разі додавання до них у вигляді домішок інших перехідних металів. Показано, що у випадку структурних перетворень аморфний - кристалічний стан оптичні властивості металевих систем на основі перехідних металів визначаються,

Проведено систематичне дослідження впливу певних факторів (типу та морфології шорсткої поверхні металу, способів осадження молекул, pH, типу молекулярних груп) на підсилення інфрачервоного (ІЧ) поглинання біоорганічних молекул (гуаніну, гліцину, бичачого сроваткововго альбуміну, ДНК, пара-нітробензойної кислоти, комплексу тріс-дібензоїлметанатобатофенантроліну європію (<$Eroman {Eu(DBM) sub 3 bath}>) біля наноструктурованої металевої поверхні. Визначено умови виготовлення металевих поверхонь і способів осадження молекул для одержання максимального підсилення сигналу в ІЧ спектрах. На підставі ефекту SEIRA розроблено методику детектування малих кількостей біологічних молекул і визначення конформаційних станів макромолекул - ДНК і білків. Показано, що найкраще підсилюється поглинання структурних груп типу кілець з <$Epi>-електронною системою та груп з неподіленою парою електронів. Підсилення більше, ніж у 100 разів, зареєстровано для тонких шарів БСА, близьких до моношарів і для молекул п-НБК за випадків, коли молекули регулярно організовані або хімічно адсорбовані на поверхню золота. Коефіцієнт підсилення ІЧ поглинання для багатошарових плівок молекул, осаджених на золото, зменшується зі збільшенням кількості шрів модекул та досягає 2 - 7-ми разів для різних молекулярних груп. Його можна збільшити в 3 - 12 разів для плівок, одержаних термічним вакуумним напиленням молекул на поверхню золота у порівнянні з плівками, осадженими з водного розчину.

Наведено результати теоретичних досліджень резонансних явищ для довільно-поляризованої монохроматичної пласкої хвилі, що падає під довільним кутом на одновимірну металеву гратку, яка складається з довільної кількості Фур'є-гармонік і створена методами гофрування поверхні або періодичної зміни комплексного показника заломлення. Досліджено випадки збудження одного або одночасно двох поверхневих поляритонів і множинного резонансу. Одержано залежність амплітуд дифрагованих хвиль від параметрів задачі (кута падіння, довжини хвилі, розмірів гратки) для довільної довжини світлової хвилі та таких матеріалів гратки, для яких поверхневий імпеданс має модуль уявної частини значно більший за його дійсну частину. З'ясовано умови виникнення різних резонансних ефектів, таких як трансформація поляризації, повне згасання дзеркального відбиття (ПЗДВ), однієї з хвиль або навіть усіх однорідних дифрагованих хвиль. Передбачено особливий випадок ПЗДВ довільно поляризованої хвилі. Виявлено три класи граток, для яких ПЗДВ здійснюється в одній, двох точках і на відрізку лінії у площині "кут падіння - довжина хвилі".

Вперше запропоновано тришарову структуру тонких плівок Mo, Ti, Cr, яка надає більш реальні фізичні результати у порівнянні з одношаровою. Зазначено, що верхні шари між плівкою та повітрям є відповідними оксидами Mo, Ti, Cr, а нижні шари між плівкою та підкладкою теж в основному є оксидами. Встановлено, що середній шар є відповідним металом Mo, Ti, Cr. Для середнього металічного шару тонких плівок Mo, Ti, Cr згідно теорії сталого матричного елемента обчислено електронні параметри, що характеризують міжзонні переходи в даних металах. Визначено довжину вільного пробігу електронів згідно теорії класичних розмірних ефектів у тонких плівках Mo, Ti, Cr на підставі даних про їх питомий електроопір.

Вирішено проблему щодо встановлення механізмів формування оптичних властивостей широкого класу сполук та розробки фізичних принципів створення шляхом активних обробок і зовнішніх впливів нових матеріалів для високопрецизійних оптико-електронних приладів і систем. Розглянуто природу оптичних переходів у різного типу сполуках, від діелектричних до сильнопоглинальних, вплив топологічного та композиційного порядків у двокомпонентних сполуках на їх електронні та оптичні властивості. Досліджено вплив поверхневих шарів різного походження та шорсткості на оптичні властивості певного типу сполук. З'ясовано особливості перебігу електронних збуджень за умов тунелювання носіїв заряду та їх транспорту як у плівкових, гранульованих та наноструктурованих системах з різним типом провідності, так і в гетероструктурах. Запропоновано фізичні механізми створення нових функціональних шарів матеріалів шляхом додаткових обробок і відповідних зовнішніх дій (термообробкою, лазерним, іонним, електронним та іншими способами опромінення).

Дослідження присвячено визначенню оптимальних характеристик способу реєстрації кута повороту площини поляризації з використанням прозорих в інфрачервоному діапазоні феримагнетиків та розробленню на його основі методу розрахунку параметрів поляризованого випромінювання. Запропоновано визначення стоксових параметрів поляризованого випромінювання шляхом вимірювання його кута еліптичності й азимуту еліпса поляризації з використанням фотополяриметра на прозорих в ІЧ діапазоні феримагнетиках. Враховано та мінімізовано впливи недосконалості оптичних елементів фотополяриметра і стороннього засвічення на точність і чутливість визначення параметрів поляризованого випромінювання шляхом збільшення відношення сигналу до шуму завдяки вибору оптимальної кутової амплітуди коливань площини поляризації. Показано, що описаний метод реєстрації повороту площини поляризації може застосовуватися для вимірювання концентрації оптично активних речовин в каламутних середовищах та фіксації зміни температури.

В рамках дипольного приближения показано, что силы осцилляторов переходов, а также дипольные моменты переходов для одночастичных позитронных состояний, возникающих в сферических нанопорах металлов, принимают гигантские значения, существенно превосходящие (на два порядка) типичные значения соответствующих величин для металлов.

Optical conductivity of aluminium with of large roughness surface were measured by a spectroellipsometric method in visible, near infrared and near ultra-violet region of the spectrum. Aluminium foil was used as a sample. Comparison of the received results for rough and smooth surfaces of aluminium were performed. It is revealed that the absorption peak on the spectral curve of optical conductivity with a maximum near <$E lambda ~=~ 0,8~ mu>m for a rough surface of aluminium is considerably wider than for smooth surface, although it has less intensity. An additional maxima near <$E lambda ~=~ 0,35~ mu>m and <$E lambda ~=~ 0,97~ mu>m take place for rough surface spectrum. The broadening and additional maxima are accounted for the basis of consideration of model of a surface layer of rough surface of aluminium, as heterogeneous thin layer, in which plasma resonance, resonance of optical conductivity, and also the interaction of these resonances with interband transitions occur.

Наведено результати досліджень оптичних сталих тонких плівок золота. Значення показників заломлення n і поглинання kappa розраховано зі спектрів відбиття та пропускання за традиційними співвідношеннями, а також з використанням нової теорії. Проведено зіставлення одержаних обома шляхами результатів і вказано можливі причини розходжень.

Наведено результати досліджень оптичних постійних тонких плівок золота різної товщини. Структуру їх поверхні вивчено за допомогою атомного силового мікроскопа. Значення показників заломлення n та поглинання k розраховано зі спектрів відбиття та пропускання за традиційними співвідношеннями, а також із застосуванням нової теорії. Зіставлено результати, отримані двома методами, вказано можливі причини розходжень.

Приведены результаты исследований оптических постоянных тонких пленок золота различных толщин. Структура их поверхности изучена при помощи атомносилового микроскопа. Значения показателей преломления n и поглощения k рассчитаны из спектров отражения и пропускания по традиционным соотношениям, а также с использованием новой теории. Сопоставлены полученные обоими путями результаты и указаны возможные причины расхождений.

Research results of optical constants of thin gold films of different thickness are given in the paper. Their structure was studied using atomic-force microscope. Values of refraction n and absorption k coefficients were calculated from reflection andtransmission spectra by traditional ratios, and using new theory as well. Comparison of results obtained by both methods was carried out and possible causes of divergences were pointed out.

Виміряно спектри відбивання під час нормального падіння, а також еліпсометричні дослідження захисних покриттів з Al2O3 на поверхні мідних дзеркал алмазного мікроточіння. Визначено товщини та показник заломлення покриттів з прецизійною точністю.

Optical properties of free electrons in the conduction band of metal are considered. It is shown that the conventional Drude theory does not take shielding of the external electrical field by mobile electrons into account. This shielding is conditioned by the polarization of these electrons. Offered is the way of taking this polarization into consideration when calculating the reflectivity of metal. It is shown that the account of polarization results in agreement between the theoretical results and experimental data.

У останні десятиріччя підсилення оптичних переходів біля металевої поверхні спостерігалось у процесі вивчення різних оптичних процесів (люмінесценція, комбінаційне розсіювання, ІЧ-поглинання). Ефект полягає в суттєвому збільшенні інтенсивності переходу (наприклад, ефективний переріз комбінаційного розсіювання збільшується в <$E 10 sup 5 ~-~10 sup 12> разів і в <$E 10 sup 1 ~-~10 sup 4> для ІЧ-поглинання) чи ефективності процесу біля поверхні металу (наприклад, генерація другої гармоніки). Проаналізовано різні експериментальні методики, які дають можливість досягти підсилення металевою поверхнею інфрачервоного поглинання (SEIRA), поверхневого підсилення комбінаційного розсіювання (SERS), підсилену металом флюоресценцію. За умов експерименту та згідно з літературними даними одержано коефіцієнт підсилення рівний 3 - 20 для коливань різних молекулярних груп. Вивчено також особливість застосування іншого оптичного підсилювача, а саме, колоїдного золота, яке ефективно використовується для підсилення сигналу в ІЧ поглинанні, комбінаційному розсіюванні і підсиленій металом флюоресценції. Різна шорсткість золотої поверхні призводить до змін у коефіцієнті підсилення. Обговорено структурні особливості системи ВСА - колоїдне золото, які досліджувались в методі SEIRA. Атомна силова мікроскопія застосовувалась для тестування шорсткості металевої поверхні. Зроблено спробу промоделювати коефіцієнт підсилення електричного поля і його залежність від частоти для різних металевих поверхонь і встановлено, що срібло, золото і мідь найкращі для підсилення.

Порівняно два еліпсометричні методи характеризації тонких металевих (золотих) плівок на прозорих (скляних) підкладках - багатокутовий звичайний (відбивальний) і поляритонний (в режимі ослабленого повного внутрішнього відбивання, ATR). З кутових залежностей поляризаційних кутів <$E PSI ( phi )>, <$E DELTA ( phi )> для плівок Au трьох товщин 5, 15, 50 нм шляхом розв'язування оберненої еліпсометричної задачі одержано оптичні константи <$E n, ~k> на довжині хвилі <$E lambda ~=~632,8> нм. Розраховані коефіцієнти парної кореляції показують, що надійність і точність визначення коефіцієнта поглинання k, показника заломлення n та товщини плівок Au значно вищі в режимі ATR під час резонансного збудження поверхневих плазмових поляритонів. Цьому сприяє використання методу Кречманна, коли діелектричне оточення плівки Au може змінюватись (повітря, вода, інші рідини). Крім того, товщини плівок визначено за допомогою незалежного методу мікроскопії атомних сил (AFM). Відмінності величин <$E n,~k>, одержаних з використанням двох різних методів з різним діелектричним оточенням, пояснюються несуцільністю плівок і шорсткістю їх поверхні.

Описаны основные результаты работ по изучению влияния нелинейности на прохождение радиоволн через металлы, находящиеся в постоянном магнитном поле. Захват носителей магнитным полем волны большой амплитуды приводит к подавлению бесстолкновительного поглощения и к возможности распространения в металлах волн различного типа. В меди в геометрии, когда на ферми-поверхности имеются открытые орбиты, препятствующие распространению волн, становится возможным распространение геликонов. В цинке, в котором в линейном режиме циклотронное поглощение дырками существует при всех длинах волн, уменьшение этого поглощения делает возможным распространение электронного доплерона. В благородных металлах и металлах третьей группы в области слабых полей, где в линейном режиме какие-либо волны отсутствуют, становится возможным распространение нелинейных волн нового типа, не имеющих аналогов в линейном режиме. Многократные отражения нелинейных волн от внутренних поверхностей металлической пластины приводят к установлению стоячих волн в образце. При этом в зависимости поверхностного сопротивления образца от постоянного магнитного поля появляются резонансные максимумы. В максимумах коэффициент прозрачности металла по отношению к радиоизлучению может увеличиваться на 1 - 2 порядка.

Экспериментально исследованы спектры поглощения и рассеяния света коллоидными частицами некоторых металлов в разных средах. Наблюдаемые спектры поглощения и рассеяния света сравниваются с вычисленными по формулам Г. Ми оптики мутных сред.

Досліджено одноелектронні оптичні властивості (внесок одноелектронної компоненти є суттєвим в областях частот, далеких від плазменного резонансу) сферичної наночастинки, що складається з діелектричного ядра та тонкої металевої оболонки, зі слабким зміщенням центра ядра відносно геометричного центра всієї наночастинки. Запропоновано модель, що дозволяє записати хвильові функції та спектр хвильових чисел для електрона у оболонці композитної наночастинки такого типу. За допомогою цієї моделі одержано матричні елементи оптичних переходів та одноелектронну оптичну провідність наночастинки як без урахування (напівкласична провідність), так і з урахуванням квантування хвильових чисел електрона в оболонці. Показано, що врахування вищеназваних ефектів квантування призводить до появи осцилювальної залежності оптичної провідності наночастинки від частоти світла. Показано, що вплив зміщення центрів і квантування спектра на оптичну провідність наночастинки у першому наближенні можна враховувати незалежно.

Методом комбинационного рассеяния света исследованы низкоэнергетические решеточные моды выше и ниже температуры фазового перехода из тригональной в моноклинную фазу в KSc(MoO₄)₂. Спектры комбинационного рассеяния света демонстрируют аномалии в температурной области выше температуры фазового перехода в моноклинную фазу (T ~ 260 K) в области внешних колебаний тетраэдрического аниона. Обнаружено аномальное поведение затухания Ag мягкой моды в области температур 240 - 260 K. Обсуждена модель фазового перехода.

В роботі досліджено оптичні та структурні властивості надтонких бінарних композитів Al/Cr. Встановлено, що зразки не мають далекого кристалічного порядку та їх оптичні властивості визначаються резонансом оптичної провідності як результатом збудження полем зовнішньої електромагнітної хвилі колективних коливань електронів у гранулах. Ці гранули мають сферичну чи еліпсоїдальну форму, в залежності від величини шорсткості поверхні підкладки. Виявлено також, що величина шорсткості поверхні підкладки не впливає на розміри гранул, визначаючи лише їх форму. Вивчення електронних характеристик алюмінію та хрому (плазмової частоти, концентрації вільних носіїв заряду, ефективної довжини вільного пробігу електронів, радіуса гранул) дозволило виявити особливості механізму провідності в гранулах згаданих металів.