Оптические нанотрансиверы в фотонике
https://doi.org/10.29235/1561-8323-2024-68-4-288-295
Аннотация
Используемая в нанофотонике аналогия с радиофизикой, на основе которой введено и плодотворно используется понятие оптической наноантенны, обобщается на случай двухступенчатых процессов с оптическим возбуждением квантового излучателя (рассеивателя) и последующим испусканием вторичных фотонов: вводится понятие «оптический нанотрансивер» (приемопередатчик), т. е. устройство, принимающее первичные и генерирующее вторичные фотоны. Введен параметр эффективности нанотрансивера, задаваемый произведением коэффициента усиления интенсивности первичного излучения на локальную плотность фотонных состояний на частоте вторичного излучения. Данный параметр нанотрансивера задает повышение интенсивности рассеянного излучения и максимально возможное значение повышения интенсивности фотолюминесценции. Последнее достигается для излучателей с низким собственным квантовым выходом.
Об авторах
С. В. Гапоненко
Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси
Беларусь
Беларусь
Гапоненко Сергей Васильевич – академик, д-р физ.-мат. наук, директор
пр. Независимости, 68, 220072, Минск
Т. А. Ефимова
Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси
Беларусь
Беларусь
Ефимова Таисия Адамовна – аспирант, мл. науч. сотрудник
пр. Независимости, 68, 220072, Минск
Список литературы
1. Gaponenko, S. V. Colloidal plasmonics for active nanophotonics / S. V. Gaponenko, D. V. Guzatov // Proceedings of the IEEE. – 2020. – Vol. 108, N 5. – P. 704–720. https://doi.org/10.1109/jproc.2019.2958875
2. Soler, M. Principles, technologies, and applications of plasmonic biosensors / M. Soler, L. M. Lechuga // J. Appl. Phys. – 2021. – Vol. 129, N 11. – Art. 111102. https://doi.org/10.1063/5.0042811
3. Plasmonic core-shell nanomaterials and their applications in spectroscopies / Y. J. Zhang [et al.] // Advanced Materials. – 2021. – Vol. 33, N 50. – Art. 2005900. https://doi.org/10.1002/adma.202005900
4. Fischer, H. Engineering the optical response of plasmonic nanoantennas / H. Fischer, O. J. F. Martin // Opt. Express. – 2008. – Vol. 16, N 12. – P. 9144–9154. https://doi.org/10.1364/oe.16.009144
5. Оптические наноантенны / А. Е. Краснюк [и др.] // Успехи физ. наук. – 2013. – Т. 183, № 6. – С. 561–589. https://doi.org/10.3367/ufnr.0183.201306a.0561
6. Slepyan, G. Y. Quantum antennas / G. Y. Slepyan, S. Vlasenko, D. Mogilevtsev // Adv. Quantum Technol. – 2020. – Vol. 3, N 4. – Art. 1900120. https://doi.org/10.1002/qute.201900120 7. Gaponenko, S. V. Introduction to Nanophotonics / S. V. Gaponenko. – Cambridge, 2010. – 465 p. https://doi.org/10.1017/cbo9780511750502
7. Brus, L. Noble metal nanocrystals: plasmon electron transfer photochemistry and single-molecule Raman spectroscopy / L. Brus // Acc. Chem. Res. – 2008. – Vol. 41, N 12. – P. 1742–1749. https://doi.org/10.1021/ar800121r
8. Gaponenko, S. V. Possible rationale for ultimate enhancement factor in single molecule Raman spectroscopy / S. V. Ga ponenko, D. V. Guzatov // Chem. Phys. Lett. – 2009. – Vol. 477, N 4–6. – P. 411–414. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2009.07.043
9. Гапоненко, С. В. Высокочувствительная колебательная спектроскопия с использованием наноструктур и ее применение в исследовании произведений живописи / С. В. Гапоненко, Е. В. Шабуня-Клячковская, М. B. Бельков // Журн. приклад. спектроскопии. – 2023. – T. 90, № 2. – С. 156–164. https://doi.org/10.47612/0514-7506-2023-90-2-156-164
10. Metal enhanced fluorescence (MEF) for biosensors: General approaches and a review of recent developments / Y. Jeong [et al.] // Biosens. Bioelectron. – 2018. – Vol. 111. – P. 102–116. https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.04.007
11. Кулакович, О. С. Металлодиэлектрические наноструктуры для усиления молекулярной флуоресценции / О. С. Кулакович, С. В. Гапоненко, Д. В. Гузатов // Журн. приклад. спектроскопии. – 2023. – T. 90, № 3. – С. 447–455.
12. 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. https://doi.org/10.1021/jp301598w
13. Kidwai, O. Effective-medium approach to planar multilayer hyperbolic metamaterials: Strengths and limitations / O. Kidwai, S. V. Zhukovsky, J. E. Sipe // Phys. Rev. A. – 2012. – Vol. 85, N 5. – Art. 053842. https://doi.org/10.1103/physreva.85.053842
14. Klimov, V. V. Spontaneous emission of an atom in the presence of nanobodies / V. V. Klimov, M. Ducloy, V. S. Letokhov // Quantum Electron. – 2001. – Vol. 31, N 7. – Art. 569. https://doi.org/10.1070/qe2001v031n07abeh002007
15. Guzatov, D. V. Plasmonic enhancement of electroluminescence / D. V. Guzatov, S. V. Gaponenko, H. V. Demir // AIP Adv. – 2018. – Vol. 8, N 1. – Art. 015324. https://doi.org/10.1063/1.5019778
16. Гузатов, Д. В. Использование плазмонного усиления люминесценции для улучшения характеристик светодиодных систем / Д. В. Гузатов, С. В. Гапоненко // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2016. – Т. 60, № 6. – С. 37–42.
17. Гапоненко, С. В. Усиление люминесценции молекулы вблизи сферической металлической наночастицы / С. В. Гапоненко, Д. В. Гузатов // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2012. – Т. 56, № 3. – С. 57–62.
18. Diaspro, A. Two-photon fluorescence excitation and related techniques in biological microscopy / A. Diaspro, G. Chirico, M. Collini // Q. Rev. Biophys. – 2005. – Vol. 38, N 2. – P. 97–166. https://doi.org/10.1017/s0033583505004129
Рецензия
Просмотров: 182
Послать статью по эл. почте 