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表面等離激元光場(chǎng)調(diào)控非線性上轉(zhuǎn)換發(fā)光的強(qiáng)度和偏振

來源: X-MOL 2017-07-06 15:44:18

利用貴金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元調(diào)控?zé)晒獠牧习l(fā)光特性一直是一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。表面等離激元可以有效的提升熒光材料的吸收截面和輻射速率,從而大大增強(qiáng)熒光發(fā)光效率。近些年來,人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)非對(duì)稱的金屬納米結(jié)構(gòu)不僅可以增強(qiáng)熒光材料發(fā)光,同時(shí)還可以起到類似光學(xué)納米天線的作用,使得熒光定向發(fā)射并改變其偏振性。


最近,香港理工大學(xué)雷黨愿(點(diǎn)擊查看介紹)研究組使用具有雙等離激元共振模式的金棒-二氧化硅核殼納米顆粒來增強(qiáng)自身量子效率較低的鉺鐿共摻的氟化鈣上轉(zhuǎn)換納米晶的發(fā)光效率。通過精確控制二氧化硅殼層的厚度,他們獲得了高達(dá)7倍的紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)和3倍的綠色發(fā)光增強(qiáng),從而顯著提高了海拉細(xì)胞的多光子熒光成像對(duì)比度,表明這種復(fù)合納米結(jié)構(gòu)可以作為有效的非線性熒光探針應(yīng)用于高對(duì)比度的生物成像領(lǐng)域。更重要的是,他們還發(fā)現(xiàn)所合成的納米結(jié)構(gòu)有獨(dú)特的偏振調(diào)控特性:紅色發(fā)光的偏振方向始終和金棒長(zhǎng)軸方向一致,然而綠色發(fā)光偏振方向隨著激發(fā)光偏振方向而改變。通過結(jié)合福斯特共振能量轉(zhuǎn)移理論和三維電動(dòng)力學(xué)仿真,他們發(fā)現(xiàn)這種獨(dú)特的偏振響應(yīng)來源于上轉(zhuǎn)換納米晶中的發(fā)光偶極子和金棒自身兩種不同局域表面等離激元偶極子的耦合作用。他們的研究結(jié)果不但在精確調(diào)控上轉(zhuǎn)換發(fā)光領(lǐng)域內(nèi)開創(chuàng)了一條新的道路,而且有助于發(fā)展一系列基于上轉(zhuǎn)換材料的生物成像和傳感應(yīng)用,同時(shí)也將促進(jìn)上轉(zhuǎn)換材料在偏振激發(fā)下的光譜研究和基于偏振敏感的納米光電探測(cè)器的應(yīng)用。


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