Исследование спектральной зависимости времени жизни флуоресценции акридинового оранжевого в одномерных фотонных кристаллах
Строкова Ю.А.1, Свяховский С.Е.1, Салецкий А.М.1
1Московский государственный университетим.М.В.Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия
Email: sam@physics.msu.ru
Поступила в редакцию: 31 августа 2024 г.
В окончательной редакции: 31 августа 2024 г.
Принята к печати: 30 сентября 2024 г.
Выставление онлайн: 21 ноября 2024 г.
Исследованы спектральные зависимости интенсивности флуоресценции I и среднего времени жизни tau возбужденного состояния молекул акридинового оранжевого (АО), внедренных в одномерные фотонные кристаллы (ФК) при различных углах регистрации излучения. С помощью метода матриц рассеяния проведен расчет плотности электромагнитных мод ФК. Произведено сравнение спектральных характеристик флуоресценции АО в образцах ФК и образцах с постоянными порами (пористый кремний), а также с рассчитанными зависимостями относительной плотности электромагнитных мод. Исследованы кинетики затухания флуоресценции АО в ФК при различных длинах волн, которые аппроксимировались суммой двух экспонент. Установлено, что короткоживущее свечение практически не зависит от длины волны, в то время как для долгоживущего свечения наблюдается немонотонная зависимость от λ с минимумом, соответствующим фотонной запрещенной зоне. Проведена оценка фактора Перселла для исследованных систем. Доказано, что экспериментально полученные зависимости энергетических и временных характеристик флуоресценции АО от λ обусловлены изменением плотности фотонных состояний. Ключевые слова: фотонные кристаллы, фотонная запрещенная зона, плотность электромагнитных мод, акридиновый оранжевый, спектры флуоресценции, время жизни флуоресценции.
- D.-E. Zacharioudaki, I. Fitilis, M. Kotti. Molecules, 27, 4801 (2022). DOI: 10.3390/ molecules27154801
- W.L. Barnes. J. Mod. Opt., 45, 661 (1998). DOI: 10.1080/09500349808230614
- D. Semeniak, D.F. Cruz, A. Chilkoti, M.H. Mikkelsen. Adv. Mater., 35, 2107986 (2023). DOI: 10.1002/adma.202107986
- А.Д. Дмитриев, А.М. Салецкий. Опт. и спектр., 127 (2) 264 (2019). DOI: 10.21883/OS.2019.08.48039.68-19 [A.D. Dmitriev, A.M. Saletskii. Opt. Spectrosc., 127 (2) 265 (2019). DOI: 10.1134/S0030400X19080095]
- T. Reynolds, N. Riesen, Al. Meldrum, X. Fan, J.M.M. Hall, T.M. Monro, A. Fran cois. Laser Photonics Rev., 11 (2) 1600265 (2017). DOI: 10.1002/lpor.201600265
- S. Wu, H. Xia, J. Xu, X. Sun, X. Liu. Adv. Mater., 30 (47), 1803362 (2018). DOI: 10.1002/adma.201803362
- Ю.А. Строкова, А.М. Салецкий. Опт. и спектр., 130 (12), 1817 (2022). DOI: 10.21883/OS.2022.12.54086.3859-22 [Yu.A. Strokova, A.M. Saletsky. Opt. Spectrosc., 130 (12), 1545 (2022). DOI: 10.21883/EOS.2022.12.55240.3859-22]
- D.S. Sundar, T. Arun, R. Raju, K.S. Kumar, T. Sridarshini. Photonic Crystal and Its Applications for Next Generation Systems (Springer Nature, Singapore, 2023). DOI: 10/1007/978-981-99-2548-3
- П.С. Емельянцев, Н.И. Пышков, С.Е. Свяховский. Письма в ЖЭТФ, 117 (11), 826 (2023). DOI: 10.31857/S1234567823110058 [P.S. Emeliantsev, N.I. Pyshkov, S.E. Svyakhovskiy. JETP Letters, 117 (11), 821 (2023). DOI: 10.1134/S002136402360129X]
- С.Е. Свяховский. Письма в ЖЭТФ, 118 (1), 16 (2023). DOI: 10.31857/S1234567823130050 [S.E. Svyakhovskiy. JETP Letters, 118 (1), 26(2023). DOI: 10.1134/S0021364023601641]
- M. Gryga, D. Ciprian, L. Gembalova, P. Hlubina. Crystals, 13, 93 (2023). DOI: 10.3390/cryst13010093
- S. Saravanan, R.S. Dubey. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 11 (2), 189 (2020). DOI: 10.17586/2220-8054-2020-11-2-189-194
- Y. Xiong, S. Shepherd, J. Tibbs, A. Bacon, W. Liu, L.D. Akin, T. Ayupova, S. Bhaskar, B.T. Cunningham. Micromachines, 14, 668 (2023). DOI: 10.3390/mi14030668
- N. Zhdanova, A. Pakhomov, S. Rodionov, Yu. Strokova, S. Svyakhovskiy, A. Saletskii. Опт. и спектр., 128 (7), 909 (2020). DOI: 10.21883/OS.2020.07.49561.47-20 [N. Zhdanova, A. Pakhomov, S. Rodionov, Yu. Strokova, S. Svyakhovskiy, A. Saletskii. Opt. Spectrosc., 128, 915 (2020). DOI: 10.1134/S0030400X20070267]
- Ю.А. Строкова, С.Е. Свяховский, А.М. Салецкий. Опт. и спектр., 125 (8), 200 (2018). DOI: 10.21883/OS.2018.08.46360.94-18 [Yu.A. Strokova, S.E. Svyakhovskii, A.M. Saletsky. Opt. Spectrosc., 125 (2), 08 (2018). DOI: 10.1134/S0030400X18080222]
- Ю.А. Строкова, С.А. Свяховский, А.М. Салецкий. Журн. прикл. спектр., 85 (6), 886 (2018). [Yu.A. Strokova, S.A. Svyakhovskiy, A.M. Saletsky. J. Appl. Spectrosc., 85 (6), 1013 (2019). DOI: 10.1007/s10812-019-00752-1]
- H. Megahd, P. Lova, S. Sardar, C. D'Andrea, A. Lanfranchi, B. Koszarna, M. Patrini, D.T. Gryko, D. Comoretto. ACS Omega, 7, 15499 (2022). DOI: 10.1021/acsomega.2c00167
- H. Megahd, M.V. Brito, A. Lanfranchi, P. Stagnaro, P. Lova, D. Comoretto. Mater. Chem. Front., 6, 2413 (2022). DOI: 10.1039/d2qm00313a
- Kyu-Ri Choi, S. Li, D. H. Park, B. C. Joo, H. Lee, E.S.H. Kang, S.N. Chormaic, J.W. Wu, A. D'Aleo, Y.U. Lee. Nanophotonics, 13 (7), 1033 (2024). DOI: 10.1515/nanoph-2023-0631
- D. Dovzhenko, I. Vartynov, P. Samokhvalov, E. Osipov, M. Lednev, A. Chistyakov, A. Karaulov, I. Nabiev. Optics Express., 28 (15), 22705 (2020). DOI: 10.1364/oe.401197
- S.E. Svyakhovskiy, A.I. Maydykovsky, T.V. Murzina. J. Appl. Phys., 112 (1), 013106 (2012). DOI: 10.1063/1.4732087
- B. Fornaciari, M.S. Juvenal, W.K. Martins, H.C. Junqueira, M.S. Baptista. Photochem., 3, 209 (2023). DOI: 10.3390/photochem3020014
- A. Luce, A. Mahdavi, F. Marquardt, H. Wankerl. JOSA A, 39 (6), 1007 (2022). DOI: 10.1364/JOSAA.450928
- J.D. Joannopoulos, S.G. Johnson, J.N. Winn, R.D. Meade. Photonic Crystals: Molding the Flow of Light, 2nd ed. (Princeton University Press, Princeton, 2011).
© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук