Abstract

We investigate how light samples disordered porous materials such as ceramics and pharmaceutical materials. By combining photon time-of-flight spectroscopy and sensitive laser-based gas sensing, we obtain information on the extent to which light interacts with solid and pore volumes, respectively. Comparison with mercury intrusion porosimetry shows that light predominantly interacts with the solid. Analysis based on a two-state model does not fully explain observations, revealing a need for refined modeling. Nonetheless, excellent correlation between actual porosity and the porosity experienced by photons demonstrates the potential of nondestructive optical porosimetry based on gas absorption.

© 2010 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
    [CrossRef]
  2. P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
    [CrossRef]
  3. P. Matousek, Chem. Soc. Rev. 36, 1292 (2007).
    [CrossRef]
  4. L. A. Averett and P. R. Griffiths, Appl. Spectrosc. 62, 377 (2008).
    [CrossRef]
  5. Z. Q. Shi and C. A. Anderson, Anal. Chem. 81, 1389 (2009).
    [CrossRef]
  6. J. G. J. Peelen and R. Metselaa, J. Appl. Phys. 45, 216 (1974).
    [CrossRef]
  7. J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
    [CrossRef]
  8. T. Svensson and Z. Shen, Appl. Phys. Lett. 96, 021107(2010).
    [CrossRef]
  9. C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
    [CrossRef]
  10. A. Wolf, B. Terheiden, and R. Brendel, J. Appl. Phys. 104, (2008).
    [CrossRef]
  11. G. Somesfalean, M. Sjöholm, J. Alnis, C. af Klinteberg, S. Andersson-Engels, and S. Svanberg, Appl. Opt. 41, 3538(2002).
    [CrossRef]
  12. T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
    [CrossRef]
  13. M. Sjöholm, G. Somesfalean, J. Alnis, S. Andersson-Engels, and S. Svanberg, Opt. Lett. 26, 16 (2001).
    [CrossRef]
  14. T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
    [CrossRef]
  15. E. Alerstam, S. Andersson-Engels, and T. Svensson, Opt. Express 16, 10440 (2008).
    [CrossRef]
  16. T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
    [CrossRef]
  17. A. S. Gittings, R. Bandyopadhyay, and D. J. Durian, Europhys. Lett. 65, 414 (2004).
    [CrossRef]
  18. M. Schmiedeberg, M. F. Miri, and H. Stark, Eur. Phys. J. E 18, 123 (2005).
    [CrossRef]
  19. F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
    [CrossRef]

2010 (1)

T. Svensson and Z. Shen, Appl. Phys. Lett. 96, 021107(2010).
[CrossRef]

2009 (2)

Z. Q. Shi and C. A. Anderson, Anal. Chem. 81, 1389 (2009).
[CrossRef]

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

2008 (6)

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

A. Wolf, B. Terheiden, and R. Brendel, J. Appl. Phys. 104, (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
[CrossRef]

L. A. Averett and P. R. Griffiths, Appl. Spectrosc. 62, 377 (2008).
[CrossRef]

E. Alerstam, S. Andersson-Engels, and T. Svensson, Opt. Express 16, 10440 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

P. Matousek, Chem. Soc. Rev. 36, 1292 (2007).
[CrossRef]

2005 (1)

M. Schmiedeberg, M. F. Miri, and H. Stark, Eur. Phys. J. E 18, 123 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

A. S. Gittings, R. Bandyopadhyay, and D. J. Durian, Europhys. Lett. 65, 414 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

2001 (1)

1999 (2)

F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
[CrossRef]

J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
[CrossRef]

1997 (1)

D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
[CrossRef]

1974 (1)

J. G. J. Peelen and R. Metselaa, J. Appl. Phys. 45, 216 (1974).
[CrossRef]

af Klinteberg, C.

Alerstam, E.

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

E. Alerstam, S. Andersson-Engels, and T. Svensson, Opt. Express 16, 10440 (2008).
[CrossRef]

Alnis, J.

Anderson, C. A.

Z. Q. Shi and C. A. Anderson, Anal. Chem. 81, 1389 (2009).
[CrossRef]

Andersson, M.

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
[CrossRef]

Andersson-Engels, S.

Averett, L. A.

Bandyopadhyay, R.

A. S. Gittings, R. Bandyopadhyay, and D. J. Durian, Europhys. Lett. 65, 414 (2004).
[CrossRef]

Bartolini, P.

D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
[CrossRef]

Brendel, R.

A. Wolf, B. Terheiden, and R. Brendel, J. Appl. Phys. 104, (2008).
[CrossRef]

Bret, B. P. J.

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

Caps, R.

J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
[CrossRef]

Durian, D. J.

A. S. Gittings, R. Bandyopadhyay, and D. J. Durian, Europhys. Lett. 65, 414 (2004).
[CrossRef]

Folestad, S.

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
[CrossRef]

Fricke, J.

J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
[CrossRef]

Gittings, A. S.

A. S. Gittings, R. Bandyopadhyay, and D. J. Durian, Europhys. Lett. 65, 414 (2004).
[CrossRef]

Griffiths, P. R.

Imhof, A.

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

Johansson, J.

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
[CrossRef]

John, S.

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

Johnson, P. M.

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

Khoptyar, D.

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

Lagendijk, A.

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
[CrossRef]

D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
[CrossRef]

Manara, J.

J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
[CrossRef]

Matousek, P.

P. Matousek, Chem. Soc. Rev. 36, 1292 (2007).
[CrossRef]

Metselaa, R.

J. G. J. Peelen and R. Metselaa, J. Appl. Phys. 45, 216 (1974).
[CrossRef]

Miri, M. F.

M. Schmiedeberg, M. F. Miri, and H. Stark, Eur. Phys. J. E 18, 123 (2005).
[CrossRef]

Ozin, G. A.

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

Peelen, J. G. J.

J. G. J. Peelen and R. Metselaa, J. Appl. Phys. 45, 216 (1974).
[CrossRef]

Raether, F.

J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
[CrossRef]

Righini, R.

D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
[CrossRef]

Rippe, L.

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

Rivas, J. G.

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

Schmiedeberg, M.

M. Schmiedeberg, M. F. Miri, and H. Stark, Eur. Phys. J. E 18, 123 (2005).
[CrossRef]

Schuurmans, F. J. P.

F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
[CrossRef]

Shen, Z.

T. Svensson and Z. Shen, Appl. Phys. Lett. 96, 021107(2010).
[CrossRef]

Shi, Z. Q.

Z. Q. Shi and C. A. Anderson, Anal. Chem. 81, 1389 (2009).
[CrossRef]

Sjöholm, M.

Somesfalean, G.

Stark, H.

M. Schmiedeberg, M. F. Miri, and H. Stark, Eur. Phys. J. E 18, 123 (2005).
[CrossRef]

Svanberg, S.

Svensson, T.

T. Svensson and Z. Shen, Appl. Phys. Lett. 96, 021107(2010).
[CrossRef]

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Opt. Lett. 33, 80 (2008).
[CrossRef]

E. Alerstam, S. Andersson-Engels, and T. Svensson, Opt. Express 16, 10440 (2008).
[CrossRef]

Terheiden, B.

A. Wolf, B. Terheiden, and R. Brendel, J. Appl. Phys. 104, (2008).
[CrossRef]

Toninelli, C.

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

van de Lagemaat, J.

F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
[CrossRef]

Vanmaekelbergh, D.

F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
[CrossRef]

Vekris, E.

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

Wiersma, D. S.

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
[CrossRef]

Wolf, A.

A. Wolf, B. Terheiden, and R. Brendel, J. Appl. Phys. 104, (2008).
[CrossRef]

Anal. Chem. (1)

Z. Q. Shi and C. A. Anderson, Anal. Chem. 81, 1389 (2009).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (1)

T. Svensson, M. Andersson, L. Rippe, S. Svanberg, S. Andersson-Engels, J. Johansson, and S. Folestad, Appl. Phys. B 90, 345 (2008).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

T. Svensson and Z. Shen, Appl. Phys. Lett. 96, 021107(2010).
[CrossRef]

Appl. Spectrosc. (1)

Chem. Soc. Rev. (1)

P. Matousek, Chem. Soc. Rev. 36, 1292 (2007).
[CrossRef]

Eur. Phys. J. E (1)

M. Schmiedeberg, M. F. Miri, and H. Stark, Eur. Phys. J. E 18, 123 (2005).
[CrossRef]

Europhys. Lett. (1)

A. S. Gittings, R. Bandyopadhyay, and D. J. Durian, Europhys. Lett. 65, 414 (2004).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (2)

A. Wolf, B. Terheiden, and R. Brendel, J. Appl. Phys. 104, (2008).
[CrossRef]

J. G. J. Peelen and R. Metselaa, J. Appl. Phys. 45, 216 (1974).
[CrossRef]

Nature (1)

D. S. Wiersma, P. Bartolini, A. Lagendijk, and R. Righini, Nature 390, 671 (1997).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

J. Manara, R. Caps, F. Raether, and J. Fricke, Opt. Commun. 168, 237 (1999).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. E (1)

P. M. Johnson, A. Imhof, B. P. J. Bret, J. G. Rivas, and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 68, 016604 (2003).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

C. Toninelli, E. Vekris, G. A. Ozin, S. John, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 101, 123901 (2008).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

T. Svensson, E. Alerstam, D. Khoptyar, J. Johansson, S. Folestad, and S. Andersson-Engels, Rev. Sci. Instrum. 80, 063105 (2009).
[CrossRef]

Science (1)

F. J. P. Schuurmans, D. Vanmaekelbergh, J. van de Lagemaat, and A. Lagendijk, Science 284, 141 (1999).
[CrossRef]

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.


Metrics