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

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)控熒光材料發(fā)光特性一直是一個熱點研究領(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,從而大大增強熒光發(fā)光效率。近些年來,人們進一步發(fā)現(xiàn)非對稱的金屬納米結(jié)構(gòu)不僅可以增強熒光材料發(fā)光,同時還可以起到類似光學納米天線的作用,使得熒光定向發(fā)射并改變其偏振性。


最近,香港理工大學雷黨愿(點擊查看介紹)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7倍的紅色上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強和3倍的綠色發(fā)光增強,從而顯著提高了海拉細胞的多光子熒光成像對比度,表明這種復合納米結(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)移理論和三維電動力學仿真,他們發(fā)現(xiàn)這種獨特的偏振響應(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,同時也將促進上轉(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器的應(yīng)用。


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