Универсальный перестраиваемый микрорезонатор для исследования взаимодействия света с веществом в режиме сильной связи
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.
21Лаборатория 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.
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.
- E.M. Purcell. Phys. Rev., 69, 681 (1946)
- 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
- 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
- F. Schleifenbaum, K. Elgass, M. Steiner, J. Enderlein, S. Peter, A.J. Meixner. Proc. SPIE, 7185, 718504 (2009). DOI: 10.1117/12.809325
- 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)
- 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
- 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
- N.T. Fofang, N.K. Grady, Z. Fan, A.O. Govorov, N.J. Halas. Nano Lett., 11 (4), 1556 (2011). DOI: 10.1021/nl104352j
- A.G. Bakanov, N.A. Toropov, T.A. Vartanyan. Opt. Spectrosc., 118 (2) 290 (2015). DOI: 10.1134/S0030400X15020034
- 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
- T.W. Ebbesen. Acc. Chem. Res., 49 (11), 2403 (2016). DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00295
- 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
- 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
- A. Shalabney, J. George, J. Hutchison, G. Pupillo, C. Genet, T.W. Ebbesen. Nat. Commun., 6, 5981 (2015). DOI: 10.1038/ncomms6981
- 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
- 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
- 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
- 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
- K.S. Daskalakis, S.A. Maier, R. Murray, S. Kena-Cohen. Nat. Mater., 13 (3), 271 (2014). DOI: 10.1038/nmat3874
- J.D. Plumhof, T. Stoferle, L. Mai, U. Scherf, R.F. Mahrt. Nat. Mater., 13 (3), 247 (2014). DOI: 10.1038/nmat3825
- 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
- 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
- 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
- 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
- A. Shalabney, J. George, J. Hutchison, G. Pupillo, C. Genet, T.W. Ebbesen. Nat. Commun., 6, 5981 (2015). DOI: 10.1038/ncomms6981
- J.P. Long, B.S. Simpkins. ACS Photonics, 2 (1), 130 (2014). DOI: 10.1021/ph5003347
- A. Konrad, A.M. Kern, M. Brecht, A.J. Meixner. Nano Lett., 15 (7), 4423 (2015). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00766
- 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
- 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.
