Связь усиления люминисценции ионов Er3+ и локального электрического поля агрегатов наночастиц Ag в оксидных стеклах
Эта работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, 23-12-00102
Срабионян В.В.1, Рубаник Д.С.1, Дурыманов В.А.1, Викленко И.А.1, Авакян Л.А.1, Бугаев Л.А.1
1Южный федеральный университет, физический факультет, Ростов-на-Дону, Россия

Email: bugaev@sfedu.ru
Поступила в редакцию: 15 февраля 2025 г.
В окончательной редакции: 13 марта 2025 г.
Принята к печати: 13 марта 2025 г.
Выставление онлайн: 26 мая 2025 г.
На примере ряда допированных ионами Er3+ оксидных стекол с различными показателями преломления, содержащих наночастицы (НЧ) Ag с широко изменяемыми средними размерами и степенью агломерации НЧ, установлено наличие количественного соответствия между средними усилениями интенсивностей экспериментальной фотолюминесценции (ФЛ) ионов Er3+ и рассчитанного локального электрического поля (ЛЭП) в окрестности агломератов НЧ серебра. Показано, что для НЧ с размерами >~=5 nm усиление ЛЭП является основным механизмом усиления ФЛ РЗ ионов. Установлено, что величина среднего усиления ФЛ РЗ ионов в изучаемом стекле может быть получена в результате расчета ЛЭП для "представительного агрегата", состоящего из небольшого числа плазмонных НЧ, с параметрами структуры агрегата, определяемыми по данным метода просвечивающей электронной микроскопии. Возможность использования такого агрегата для количественной оценки ФЛ РЗ ионов позволила заключить, что основной эффект усиления ФЛ обусловлен теми из РЗ ионов, которые располагаются в областях повышенной плотности НЧ, или в окрестности их агломератов. Для характеристики репрезентативного агрегата НЧ в изучаемом стекле введена в рассмотрение его собственная длина волны, которая определяется средним размером частиц, минимальным расстоянием между ними, показателем преломления стекла, и хорошо согласуется с положением максимума в экспериментальном спектре оптического поглощения этого стекла. Использование собственной длины волны репрезентативного агрегата в качестве оптической характеристики допированного стекла позволяет формулировать оптимальные требования к синтезу стекла и к выбору длины волны возбуждающего излучения, обеспечивающих наиболее эффективное усиление интенсивности ФЛ РЗ ионов благодаря усилению интенсивности ЛЭП плазмонных НЧ. Ключевые слова: усиление люминесценции ионов Er3+, локальное электрическое поле агломератов наночастиц серебра, поверхностный плазмонный резонанс, оксидные стекла.
- E. Trave, M. Back, E. Cattaruzza, F. Gonella, F. Enrichi, T. Cesca, B. Kalinic, C. Scian, V. Bello, C. Maurizio, G. Mattei. J. Lumin., 197 104-111 (2018). DOI: 10.1016/J.JLUMIN.2018.01.025
- C. Maurizio, E. Trave, G. Perotto, V. Bello, D. Pasqualini, P. Mazzoldi, G. Battaglin, T. Cesca, C. Scian, G. Mattei. Phys. Rev. B, 83 (19), 195430 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.83.195430
- G. Lozano C., O.B. Silva, F.A. Ferri, V.A.G. Rivera, E. Marega. Sci. Rep., 12 (1), 5015 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-08858-x
- B.N. Swetha, K. Keshavamurthy, G. Gupta, D.A. Aloraini, A.H. Almuqrin, M.I. Sayyed, G. Jagannath. Ceram. Int., 47 (15), 21212-21220 (2021). DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.04.124
- W. Zhang, J. Lin, M. Cheng, S. Zhang, Y. Jia, J. Zhao. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 159, 39-52 (2015). DOI: 10.1016/j.jqsrt.2015.03.002
- J.R. Lakowicz, K. Ray, M. Chowdhury, H. Szmacinski, Y. Fu, J. Zhang, K. Nowaczyk. Analyst, 133 (10), (2008). DOI: 10.1039/b802918k
- D.M. Wu, A. Garci a-Etxarri, A. Salleo, J.A. Dionne. J. Phys. Chem. Lett., 5 (22), 4020-4031 (2014). DOI: 10.1021/jz5019042
- V.V. Srabionyan, M.P. Vetchinnikov, D.S. Rubanik, V.A. Durymanov, I.A. Viklenko, L.A. Avakyan, E.M. Zinina, G.Y. Shakhgildyan, V.N. Sigaev, L.A. Bugaev. J. Non. Cryst. Solids, 631, 122927 (2024). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2024.122927
- L.A. Avakyan, M. Heinz, A. V Skidanenko, K.A. Yablunovski, J. Ihlemann, J. Meinertz, C. Patzig, M. Dubiel, L.A. Bugaev. J. Phys. Condens. Matter., 30 (4), 045901 (2018). DOI: 10.1088/1361-648X/aa9fcc
- M. Reza Dousti, M.R. Sahar, S.K. Ghoshal, R.J. Amjad, A.R. Samavati. J. Mol. Struct., 1035 (2013). DOI: 10.1016/j.molstruc.2012.09.023
- R.J. Amjad, M.R. Sahar, S.K. Ghoshal, M.R. Dousti, S. Riaz, B.A. Tahir. J. Lumin., 132 (10), 2714-2718 (2012). DOI: 10.1016/j.jlumin.2012.05.008
- H. Fares, H. Elhouichet, B. Gelloz, M. Ferid. J. Appl. Phys., 117 (19), (2015). DOI: 10.1063/1.4921436
- J. Zhao, A.O. Pinchuk, J.M. McMahon, S. Li, L.K. Ausman, A.L. Atkinson, G.C. Schatz. Acc. Chem. Res., 41 (12), (2008). DOI: 10.1021/ar800028j
- J.M.J. Santillan, F.A. Videla, M.B. Fernandez van Raap, D. Muraca, L.B. Scaffardi, D.C. Schinca. J. Phys. D. Appl. Phys., 46 (43), 435301 (2013). DOI: 10.1088/0022-3727/46/43/435301
- S. Dai, C. Yu, G. Zhou, J. Zhang, G. Wang, L. Hu. J. Lumin., 117 (1), 39-45 (2006). DOI: 10.1016/j.jlumin.2005.04.003
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.