Abstract

Recent literature has reported impressive enhancements in hard-x-ray emission from short-lived solid plasmas by modulation of the interacting surface with nanostructures. We show that the modification of local electric fields near surface structures results in excessive absorption and enhanced x-ray production. A simple model based on local field variations explains the observed x-ray enhancements quantitatively.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. Gibbon and E. Förster, Plasma Phys. Controlled Fusion 38, 769 (1996).
  2. M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
    [CrossRef]
  4. T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
    [CrossRef]
  5. G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
    [CrossRef]
  7. M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
    [CrossRef]
  8. J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
    [CrossRef]
  9. S. P. Gordon, T. Donnelly, A. Sullivan, H. Hamster, and R. W. Falcone, Opt. Lett. 19, 484 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. P. Moon, Field Theory Handbook (Springer-Verlag, Berlin, 1961).
    [CrossRef]
  11. G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
    [CrossRef]
  12. C. J. F. Böttcher, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).
  13. J. A. Osborn, Phys. Rev. 67, 351 (1945).
    [CrossRef]
  14. A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
    [CrossRef]

2003 (2)

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

2000 (1)

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (1)

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

1996 (1)

P. Gibbon and E. Förster, Plasma Phys. Controlled Fusion 38, 769 (1996).

1995 (1)

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

1994 (2)

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

S. P. Gordon, T. Donnelly, A. Sullivan, H. Hamster, and R. W. Falcone, Opt. Lett. 19, 484 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1993 (1)

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

1984 (1)

G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
[CrossRef]

1982 (1)

A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
[CrossRef]

1945 (1)

J. A. Osborn, Phys. Rev. 67, 351 (1945).
[CrossRef]

AlMawlawi, D.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Audebert, P.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Ayyub, P.

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

Bastiani, S.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Betz, O.

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Blob, R. W.

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Bokor, J.

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

Böttcher, C. J. F.

C. J. F. Böttcher, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).

Boyd, G. T.

G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
[CrossRef]

Budnik, F. W.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Campbell, E. M.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Cooper, W. J.

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Donnelly, T.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

S. P. Gordon, T. Donnelly, A. Sullivan, H. Hamster, and R. W. Falcone, Opt. Lett. 19, 484 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Falcone, R. W.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

S. P. Gordon, T. Donnelly, A. Sullivan, H. Hamster, and R. W. Falcone, Opt. Lett. 19, 484 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

Fezzaa, K.

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Förster, E.

P. Gibbon and E. Förster, Plasma Phys. Controlled Fusion 38, 769 (1996).

Gauthier, J.-C.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Geindre, J. P.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Gibbon, P.

P. Gibbon and E. Förster, Plasma Phys. Controlled Fusion 38, 769 (1996).

Glinsky, M. E.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Glytsis, E. N.

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

Gordon, J. P.

A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
[CrossRef]

Gordon, S. P.

S. P. Gordon, T. Donnelly, A. Sullivan, H. Hamster, and R. W. Falcone, Opt. Lett. 19, 484 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

Hammer, J.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Hamster, H.

Herman, P. R.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Hoffer, M.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Kapteyn, H. C.

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

Kruer, W. L.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Kulcsar, G.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Kumar, G. R.

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

Lee, W.

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Leite, J. R. R.

G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
[CrossRef]

Liao, P. F.

A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
[CrossRef]

Marjoribanks, R. S.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Masuda, H.

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

Moon, P.

P. Moon, Field Theory Handbook (Springer-Verlag, Berlin, 1961).
[CrossRef]

Moskovits, M.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Murnane, M. M.

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

Nakano, H.

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

Nakao, M.

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

Neuman, K.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Nishikawa, T.

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

Osborn, J. A.

J. A. Osborn, Phys. Rev. 67, 351 (1945).
[CrossRef]

Perry, M. D.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Price, D.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Rajeev, P. P.

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

Rasing, Th.

G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
[CrossRef]

Sandhu, A. S.

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

Shen, Y. R.

G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
[CrossRef]

Sheperd, R.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Sullivan, A.

Tabak, M.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Taneja, P.

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

Uesugi, N.

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

Westneat, M. W.

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

White, B.

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Wilks, S. C.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Wokaun, A.

A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
[CrossRef]

Woodworth, J.

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Zhao, L.

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (2)

M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, S. P. Gordon, J. Bokor, E. N. Glytsis, and R. W. Falcone, Appl. Phys. Lett. 62, 1068 (1993).
[CrossRef]

T. Nishikawa, H. Nakano, N. Uesugi, M. Nakao, and H. Masuda, Appl. Phys. Lett. 75, 4079 (1999).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Phys. Plasmas (1)

M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
[CrossRef]

Phys. Rev. (1)

J. A. Osborn, Phys. Rev. 67, 351 (1945).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

G. T. Boyd, Th. Rasing, J. R. R. Leite, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 30, 519 (1984).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

A. Wokaun, J. P. Gordon, and P. F. Liao, Phys. Rev. Lett. 48, 957 (1982).
[CrossRef]

G. Kulcsar, D. AlMawlawi, F. W. Budnik, P. R. Herman, M. Moskovits, L. Zhao, and R. S. Marjoribanks, Phys. Rev. Lett. 84, 5149 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

P. P. Rajeev, P. Taneja, P. Ayyub, A. S. Sandhu, and G. R. Kumar, Phys. Rev. Lett. 90, 115002 (2003).
[CrossRef]

Plasma Phys. Controlled Fusion (1)

P. Gibbon and E. Förster, Plasma Phys. Controlled Fusion 38, 769 (1996).

Proc. SPIE (1)

J.-C. Gauthier, S. Bastiani, P. Audebert, J. P. Geindre, K. Neuman, T. Donnelly, M. Hoffer, R. W. Falcone, R. Sheperd, D. Price, and B. White, Proc. SPIE 2523, 242 (1995).
[CrossRef]

Science (1)

M. W. Westneat, O. Betz, R. W. Blob, K. Fezzaa, W. J. Cooper, and W. Lee, Science 299, 558 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Other (2)

P. Moon, Field Theory Handbook (Springer-Verlag, Berlin, 1961).
[CrossRef]

C. J. F. Böttcher, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

LSurf at λ=806 nm as a function of the aspect ratio for silver spheroids with b=7 nm. Inset, spheroidal model.

Fig. 2
Fig. 2

Comparison of the rescaled data (filled circles) with the original data of Kulcsar et al.5 (open squares). Inset, LSurf for nickel nanowires.

Fig. 3
Fig. 3

LSurf for velvet wires (b=35 nm) made from three different metals and with ϵ=10+i30. Inset, hard-x-ray enhancement at 45° by use of spherical copper nanoparticles.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

LSurf=LRϵϵ-1+LR1+i4π2V/3λ31-ϵ,
Ieff=IinLsurf2sin2 θ+cos2 θ.

Metrics