danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-2-164-169dan-504Research ArticleФИЗИКАPHYSICSНАНОСЕНСОР ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПЛАЗМОННОГО УСИЛЕНИЯ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИREFRACTIVE INDEX NANOSENSOR USING PLASMONIC ENHANCEMENT OF PHOTOLUMINESCENCEГузатовД. В.GuzatovD. V.

канд. физ.-мат. наук, доцент, докторант

Ph. D. (Physics and Mathematics), Assistant Professor, Doctoral student

guzatov@mail.ruГапоненкоС. В.GaponenkoS. V.

академик, д-р физ.- мат. наук, гл. науч. сотрудник

Academician, D. Sc. (Physics and Mathematics), Chief researcher

s.gaponenko@ifanbel.basnet.byГродненский государственный университет им. Я. Купалы, ГродноYanka Kupala State University of Grodno, GrodnoИнститут физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси, МинскB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk201820052018622164169Copyright © Гузатов Д.В., Гапоненко С.В., 20182018Гузатов Д.В., Гапоненко С.В.Guzatov D.V., Gaponenko S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/504

Предложена концепция наносенсора показателя преломления на основе эффекта плазмонного усиления фотолюминесценции квантовой точки (нанокристалла) вблизи металлической наночастицы. Вычисления, проведенные для серебряной наночастицы в форме вытянутого наноэллипсоида вращения, расположенной в жидкости, показывают, что с помощью такого наносенсора может быть зарегистрирован показатель преломления жидкости с точностью порядка 10–4 при точности детектирования интенсивности фотолюминесценции порядка 1 %.

 

A refractive index nanosensor is proposed on the basis of plasmonic enhancement of quantum dot (nanocrystal) photoluminescence in the presence of a metal nanoparticle. Calculations of a silver elongated spheroid in the liquid show that the changes in the sensitivity of such a nanosensor to a refractive index can be of the order of 10–4 provided that the photoluminescence intensity detection is of the order of 1 %.

 

 

 

 

наноплазмоникананосенсорфотолюминесценцияметаллические наночастицыnanoplasmonicsnanosensorphotoluminescencemetal nanoparticlesReferencesКлимов, В. В. Наноплазмоника / В. В. Климов. – М.: Физматлит, 2009. – 480 с.Klimov V. V. Nanoplasmonics. Singapore, Pan Stanford Publ., 2014. 598 p. DOI: 10.1201/b15442Mayer, K. M. Localized surface plasmon resonance sensors / K. M. Mayer, J. H. Hafner // Chem. Rev. – 2011. – Vol. 111, N 6. – P. 3828–3857. DOI: 10.1021/cr100313vMayer K. M., Hafner J. H. Localized surface plasmon resonance sensors. Chemical Reviews, 2011, vol. 111, no. 6, pp. 3828–3857. DOI: 10.1021/cr100313vWillets, K. A. Localized surface plasmon resonance spectroscopy and sensing / K. A. Willets, R. P. Van Duyne // Annu. Rev. Phys. Chem. – 2007. – Vol. 58, N 1. – P. 267-297. DOI: 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104607Willets K. A., Van Duyne R. P. Localized surface plasmon resonance spectroscopy and sensing. Annual Review of Physical Chemistry, 2007, vol. 58, no. 1, pp. 267-297. DOI: 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104607Tam, F. Geometrical parameters controlling sensitivity of nanoshell plasmon resonances to changes in dielectric environment / F. Tam, C. Moran, N. Halas // J. Phys. Chem. B. – 2004. – Vol. 108, N 45. – P. 17290–17294. DOI: 10.1021/jp048499xTam F., Moran C., Halas N. Geometrical parameters controlling sensitivity of nanoshell plasmon resonances to changes in dielectric environment. The Journal of Physical Chemistry B, 2004, vol. 108, no. 45, pp. 17290–17294. DOI: 10.1021/ jp048499xNanorice: a hybrid plasmonic nanostructure / H. Wang [et al.] // Nano Lett. – 2006. – Vol. 6, N 4. – P. 827–832. DOI: 10.1021/nl060209wWang H., Brandl D. W., Le F., Nordlander P., Halas N. J. Nanorice: a hybrid plasmonic nanostructure. Nano Letters, 2006, vol. 6, no. 4, pp. 827–832. DOI: 10.1021/nl060209wMarkov, D. Breaking the 10–7 barrier for RI measurements in nanoliter volumes / D. Markov, D. Begari, D. J. Bornhop // Anal. Chem. – 2002. – Vol. 74, N 20. – P. 5438–5441. DOI: 10.1021/ac020403cMarkov D., Begari D., Bornhop D. J. Breaking the 10–7 barrier for RI measurements in nanoliter volumes. Analytical Chemistry, 2002, vol. 74, no. 20, pp. 5438–5441. DOI: 10.1021/ac020403cФормирование наностержней золота и пленок на их основе для применения в спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света / Л. Л. Троцюк [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2016. – Т. 60, № 4. – С. 44–49.Trotsyuk L. L., Kulakovich O. S., Shabunya-Klyachkovskaya E. V., Gaponenko S. V., Vashchenko S. V. Formation of gold nanorods and gold nanorod films for surface-enhanced Raman scattering spectroscopy. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2016, vol. 60, no. 4, pp. 44–49 (in Russian).Plasmonic enhancement of molecular fluorescence near silver nanoparticles: theory, modeling, and experiment / D. V. Guzatov [et al.] // J. Phys. Chem. C. – 2012. – Vol. 116, N 19. – P. 10723–10733. DOI: 10.1021/jp301598wGuzatov D. V., Vaschenko S. V., Stankevich V. V., Lunevich A. Yu., Glukhov Yu. F., Gaponenko S. V. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence near silver nanoparticles: theory, modeling, and experiment. The Journal of Physical Chemistry C, 2012, vol. 116, no. 19, pp. 10723–10733. DOI: 10.1021/jp301598wСтрэттон, Дж. А. Теория электромагнетизма / Дж. А. Стрэттон. – М.; Л.: Гостехиздат, 1948. – 540 с.Stratton J. A. Electromagnetic Theory. New York, McGraw-Hill, 1941. 648 p.Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / под ред. М. Абрамовитца, И. Стиган. – М.: Наука, 1979. – 832 с.Abramowitz M., Stegun I. A. (eds.) Handbook of Mathematical Functions. Washington (DC), National Bureau of Standards, 1964. 1046 p.Klimov, V. V. Spontaneous emission of an atom placed near a prolate nanospheroid / V. V. Klimov, M. Ducloy, V. S. Letokhov // Eur. Phys. J. D. – 2002. – Vol. 20, N 1. – P. 133–148. DOI: 10.1140/epjd/e2002-00107-2Klimov V. V., Ducloy M., Letokhov V. S. Spontaneous emission of an atom placed near a prolate nanospheroid. The European Physical Journal D, 2002, vol. 20, no. 1, pp. 133–148. DOI: 10.1140/epjd/e2002-00107-2Johnson, P. B. Optical constants of the noble metals / P. B. Johnson, R. W. Christy // Phys. Rev. B. – 1972. – Vol. 6, N 12. – P. 4370–4379. DOI: 10.1103/physrevb.6.4370Johnson P. B., Christy R. W. Optical constants of the noble metals. Physical Review B, 1972, vol. 6, no. 12, pp. 4370– 4379. DOI: 10.1103/physrevb.6.4370Gaponenko, S. V. Introduction to Nanophotonics / S. V. Gaponenko. – Cambridge: Cambridge University Press, 2010. – 465 p. DOI: 10.1017/CBO9780511750502Gaponenko S. V. Introduction to Nanophotonics. Cambridge, Cambridge University Press, 2010. 465 p. DOI: 10.1017/ CBO9780511750502

The authors declare that there are no conflicts of interest present.