Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2023, выпуск 1 » Статья стр. 104
<<<>>>
Универсальный перестраиваемый микрорезонатор для исследования взаимодействия света с веществом в режиме сильной связи
DOI: 10.21883/OS.2023.01.54546.4317-22
Переводная версия: 10.21883/EOS.2023.01.55525.4317-22
Российский Научный Фонд, Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации, 21-79-30048
Российский научный фонд, Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых, 18-72-10143-П
Мочалов К.Е. 1, Самохвалов П.С. 2, Гунько Ю.К. 2
1Лаборатория молекулярной биофизики, Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва, Россия
2Лаборатория нано-биоинженерии и лаборатория гибридных фотонных наноматериалов, Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ (Московский инженерно-физический институт), 115409 Москва, Россия
Email: mochalov@mail.ru, p.samokhvalov@gmail.com, yurigunko7@gmail.com
Поступила в редакцию: 10 ноября 2022 г.
В окончательной редакции: 30 ноября 2022 г.
Принята к печати: 6 декабря 2022 г.
Выставление онлайн: 26 января 2023 г.
PDF версия
Взаимодействие между ансамблем молекул и электромагнитным полем в сильно ограниченном объеме позволяет управлять свойствами вещества и является в связи с этим исключительно перспективной областью исследований. Наиболее распространенным способом достижения слабой или сильной связи поле-вещество является помещение ансамбля молекул в резонатор микронного размера. В такой системе взаимодействие света с веществом проявляется в виде изменения спектрального отклика системы, который зависит от силы связи между ансамблем молекул и модами резонатора. В настоящее время не существует общего и удобного для пользователя подхода, позволяющего изучать большое количество различных образцов в широком оптическом диапазоне с использованием одного и того же резонатора. В представленной работе описана конструкция устройства, которое позволяет преодолеть этот недостаток, ускорить и облегчить исследование взаимодействия света с веществом, а также получать режимы слабой и сильной связи свет-вещество для большого количества образцов в УФ, видимой и ИК областях оптического спектра. Созданное устройство основано на использовании перестраиваемого нестабильного λ/2 микрорезонатора Фабри-Перо, состоящего из плоского и выпуклого зеркал, которые удовлетворяют условию плоскопараллельности по крайней мере в одной точке изогнутого зеркала и позволяют существенно уменьшить модовый объем. С помощью разработанного устройства было исследовано влияние режима сильной связи на флуоресцентные свойства красителя Родамин 6Ж (Р6Ж), внедренного в матрицу из наночастиц нитрида бора. Было установлено, что использование нитрида бора (h-BN) в качестве несущей матрицы, оказывает ориентирующее действие на молекулы красителя, что приводит к увеличению силы связи свет-вещество при меньшей требуемой энергии моды резонатора. Ключевые слова: микроспектроскопия, оптический микрорезонатор, сильная связь, нитрид бора.
  1. E.M. Purcell. Phys. Rev., 69, 681 (1946)
  2. M. Steiner, F. Schleifenbaum, C. Stupperich, A. Virgilio Failla, A. Hartschuh, A.J. Meixner. Chem. Phys. Chem., 6 (10), 2190 (2005). DOI: 10.1002/cphc.200500108
  3. A. Chizhik, F. Schleifenbaum, R. Gutbrod, A. Chizhik, D. Khoptyar, A.J. Meixner, J. Enderlein. Phys. Rev. Lett., 102 (7), 073002 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.073002
  4. F. Schleifenbaum, K. Elgass, M. Steiner, J. Enderlein, S. Peter, A.J. Meixner. Proc. SPIE, 7185, 718504 (2009). DOI: 10.1117/12.809325
  5. F. Schleifenbaum. Energy Transfer in the Red Fluorescent Protein DsRed in Confined Optical Fields: Energieubertrage in Dem Rot Fluoreszierenden Protein DsRed in Definiert Begrenzten Optischen Feldern, Rhombos (2008)
  6. M. Steiner, A.V. Failla, A. Hartschuh, F. Schleifenbaum, C. Stupperich, A.J. Meixner. New J. Phys., 10 (12), 123017 (2008). DOI: 10.1088/1367-2630/10/12/123017
  7. D. Melnikau, R. Esteban, D. Savateeva, A. Sanchez-Iglesias, M. Grzelczak, Mikolaj K. Schmidt, L.M. Liz-Marzan, J. Aizpurua, Yu.P. Rakovich. J. Phys. Chem. Lett., 7 (2), 354 (2016). DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b02512
  8. N.T. Fofang, N.K. Grady, Z. Fan, A.O. Govorov, N.J. Halas. Nano Lett., 11 (4), 1556 (2011). DOI: 10.1021/nl104352j
  9. A.G. Bakanov, N.A. Toropov, T.A. Vartanyan. Opt. Spectrosc., 118 (2) 290 (2015). DOI: 10.1134/S0030400X15020034
  10. A.N. Kosarev, V.V. Chaldyshev, A.A. Kondikov, T.A. Vartanyan, N.A. Toropov, I.A. Gladskikh, P.V. Gladskikh, I. Akimov, M. Bayer, V.V. Preobrazhenskii, M.A. Putyato, B.R. Semyagin. Opt. Spectrosc., 126 (5), 492 (2019). DOI: 10.1134/S0030400X19050151
  11. T.W. Ebbesen. Acc. Chem. Res., 49 (11), 2403 (2016). DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00295
  12. D.M. Coles, Y. Yang, Y. Wang, R.T. Grant, R.A. Taylor, S.K. Saikin, A. Aspuru-Guzik, D.G. Lidzey, J.K.H. Tang, J.M. Smith. Nat. Commun., 5, 5561 (2014). DOI: 10.1038/ncomms6561
  13. D.M. Coles, N. Somaschi, P. Michetti, C. Clark, P.G. Lagoudakis, P.G. Savvidis, D.G. Lidzey. Nat. Mater., 13 (7), 712 (2014). DOI: 10.1038/nmat3950
  14. A. Shalabney, J. George, J. Hutchison, G. Pupillo, C. Genet, T.W. Ebbesen. Nat. Commun., 6, 5981 (2015). DOI: 10.1038/ncomms6981
  15. A. Shalabney, J. George, H. Hiura, J.A. Hutchison, C. Genet, P. Hellwig, T.W. Ebbesen. Angew. Chem. Int. Ed., 54 (27), 7971 (2015). DOI: 10.1002/ange.201502979
  16. R.M.A. Vergauwe, J. George, T. Chervy, J.A. Hutchison, A. Shalabney, V.Y. Torbeev, T.W. Ebbesen. J. Phys. Chem. Lett., 7 (20), 4159 (2016). DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b01869
  17. A. Thomas, J. George, A. Shalabney, M. Dryzhakov, S.J. Varma, J. Moran, T. Chervy, X. Zhong, E. Devaux, C. Genet, J.A. Hutchison, T.W. Ebbesen. Angewandte Chem., 128 (38), 11634 (2016). DOI: 10.1002/anie.201605504
  18. X. Liu, T. Galfsky, Z. Sun, F. Xia, E.C. Lin, Y.H. Lee, S. Kena-Cohen, V.M. Menon. Nat. Photonics, 9 (1), 30 (2015). DOI: 10.1038/nphoton.2014.304
  19. K.S. Daskalakis, S.A. Maier, R. Murray, S. Kena-Cohen. Nat. Mater., 13 (3), 271 (2014). DOI: 10.1038/nmat3874
  20. J.D. Plumhof, T. Stoferle, L. Mai, U. Scherf, R.F. Mahrt. Nat. Mater., 13 (3), 247 (2014). DOI: 10.1038/nmat3825
  21. C.P. Dietrich, A. Steude, L. Tropf, M. Schubert, N.M. Kronenberg, K. Ostermann, S. Hofling, M.C. Gather. Sci. Adv., 2 (8), e1600666 (2016). DOI: 10.1126/sciadv.1600666
  22. L. Tropf, C.P. Dietrich, S. Herbst, A.L. Kanibolotsky, P.J. Skabara, F. Wurthner, I.D. Samuel, M.C. Gather, S. Hofling. Appl. Phys. Lett., 110 (15), 153302 (2017). DOI: 10.1063/1.4978646
  23. D.M. Coles, Y. Yang, Y. Wang, R.T. Grant, R.A. Taylor, S.K. Saikin, A. Aspuru-Guzik, D.G. Lidzey, J.K.H. Tang, J. M. Smith. Nat. Commun., 5, 5561 (2014). DOI: 10.1038/ncomms6561
  24. D.M. Coles, N. Somaschi, P. Michetti, C. Clark, P.G. Lagoudakis, P.G. Savvidis, D.G. Lidzey. Nat. Mater., 13 (7), 712 (2014). DOI: 10.1038/nmat3950
  25. A. Shalabney, J. George, J. Hutchison, G. Pupillo, C. Genet, T.W. Ebbesen. Nat. Commun., 6, 5981 (2015). DOI: 10.1038/ncomms6981
  26. J.P. Long, B.S. Simpkins. ACS Photonics, 2 (1), 130 (2014). DOI: 10.1021/ph5003347
  27. A. Konrad, A.M. Kern, M. Brecht, A.J. Meixner. Nano Lett., 15 (7), 4423 (2015). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00766
  28. T. Ishii, F. Bencheikh, S. Forget, S. Chenais, B. Heinrich, D. Kreher, L.S. Vargas, K. Miyata, K. Onda, T. Fujihara, S. Kena-Cohen, F. Mathevet, C. Adachi. Advanced Optical Materials, 9 (22), 2101048 (2021). DOI: 10.1002/adom.202101048
  29. G. Stemo, H. Yamada, H. Katsuki, H. Yanagi. J. Phys. Chem. B, 126 (45), 9399 (2022). DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c04004

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme