УДК: 535.342, 539.231

Оптические свойства и фотоиндуцированная агрегация цианиновых красителей на островковых пленках серебра

Набиуллина Р.Д., Старовойтов А.А., Торопов Н.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Набиуллина Р.Д., Старовойтов А.А., Торопов Н.А. Оптические свойства и фотоиндуцированная агрегация цианиновых красителей на островковых пленках серебра // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 7. С. 30–36.

Nabiullina R.D., Starovoytov A.A., Toropov N.A. Optical properties and photoinduced aggregation of cyanine dyes on silver island films [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 7. P. 30–36.

Ссылка на англоязычную версию:

R. D. Nabiullina, A. A. Starovoĭtov, and N. A. Toropov, "Optical properties and photoinduced aggregation of cyanine dyes on silver island films," Journal of Optical Technology. 84(7), 453-458 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000453

Аннотация:

Исследованы оптические свойства и фотоиндуцированная модификация гибридных наноструктур, представляющих собой островковые пленки серебра, покрытые слоем цианинового красителя. Эксперименты проведены на трех гомологах красителя и пленках, отличающихся эквивалентной толщиной напыленного серебра. Показано, что поглощение гибридной пленки не является суммой поглощения молекулярного слоя и плазмонного поглощения серебра. Ближние поля наночастиц, которые формируют островковые пленки, увеличивают поглощение органических молекул, при этом наибольшее увеличение наблюдается в полосе J-агрегатов. Уменьшение влияния ближних полей может быть достигнуто дистанцированием молекул от наночастиц с помощью изолирующего слоя полимера. В присутствии наночастиц серебра фотоиндуцированная модификация компонентного состава слоев красителей происходит при значительно меньших плотностях энергии. Резонансные наносекундные лазерные импульсы приводят к агрегации молекул в гибридных пленках.

Ключевые слова:

наночастица, тонкая пленка, плазмон, J-агрегат, экситон, лазерная модификация, самоорганизация

Коды OCIS: 300.6360, 310.6860

Список источников:

1. Zhao J., Jensen L., Sung J., Zou S., Schatz G.C., Van Duyne R.P. Interaction of plasmon and molecular resonances for rhodamine 6G adsorbed on silver nanoparticles // J. Am. Chem. Soc. 2007. V. 129. P. 7647–7656.
2. Kelly K.L., Coronado E., Zhao L., Schatz G.C. The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment // J. Physical Chem. B. 2003. V. 107. P. 668–677.
3. Slistan-Grijalva A., Herrera-Urbina R., Rivas-Silva J.F., Avalos-Borja M., Castillon-Barraza F.F., Posada-Amarillas A. Classical theoretical characterization of the surface plasmon absorption band for silver spherical nanoparticles suspended in water and ethylene glycol // Phys. E. 2005. V. 27. P. 104–112.
4. Henry A.-I., Bingham J.M., Ringe E., Marks L.D., Schatz G.C., Van Duyne R.P. Correlated structure and optical property studies of plasmonic nanoparticles // J Physical Chem. C. 2011. V. 115. P. 9291–9305.
5. Wang X., He F., Zhu X., Tang F., Li L. Hybrid silver nanoparticle/conjugated polyelectrolyte nanocomposites exhibiting controllable metal-enhanced fluorescence // Sci. Rep. 2014. V. 4. P. 4406:1–6.
6. Wu W., Liu L., Dai Z., Liu J., Yang S., Zhou L., Xiao X., Jiang C., Roy V.A. Low-cost, disposable, flexible and highly reproducible screen printed SERS substrates for the detection of various chemicals // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 10208:1–9.
7. Nakayama K., Tanabe K., Atwater H.A. Plasmonic nanoparticle enhanced light absorption in GaAs solar cells // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. P. 121904:1–3.
8. Shi W., Ma Z. Amperometric glucose biosensor based on a triangular silver nanoprisms/chitosan composite film as immobilization matrix // Biosens. Bioelectron. 2010. V. 26. P. 1098–1103.
9. Huang H.-L., Chou C.F., Shiao S.H., Liu Y.-C., Huang J.-J., Jen S.U., Chiang H.-P. Surface plasmon-enhanced photoluminescence of DCJTB by using silver nanoparticle arrays // Opt. Exp. 2013. V. 21. P. A901–A908.
10. Saito K. Quenching of excited J aggregates on metals by surface plasmon excitations // J. Physical Chem. B. 1999. V. 103. № 31. P. 6579–6583.
11. Kamalieva A., Toropov N., Reznik I., Vartanyan T. Plasmon-assisted aggregation and spectral modification of the layered rhodamine 6G molecules // Opt. and Quant. Electron. 2016. V. 48. № 12. P. 562.
12. Toropov N.A., Starovoytov A.A., Kaliteevskaya E.N., Krutyakova V.P., Vartanyan T.A., Leonov N.B. Photoinduced modification of component composition of molecular layers with silver nanoparticles // Proc. SPIE. 2013. V. 9065. P. 90650W.
13. Toropov N.A., Parfenov P.S., Vartanyan T.A. Aggregation of cyanine dye molecules in the near fields of plasmonic nanoparticles excited by pulsed laser irradiation // J. Physical Chem. C. 2014. V. 118. № 31. P. 18010–18014.
14. Торопов Н.А., Калитеевская Е.Н., Леонов Н.Б., Вартанян Т.А. Взаимная модификация плазмонных резонансов наночастиц серебра и абсорбционных свойств молекулярных слоев полиметиновых красителей на поверхности сапфира // Опт. спектр. 2012. Т. 113. № 6. С. 684–689.
15. Walsh C.B., Franses E.I. Ultrathin PMMA films spin-coated from toluene solutions // Thin Solid Films. 2003. V. 429. P. 71–76.

16. Калитеевская Е.Н., Крутякова В.П., Разумова Т.К., Старовойтов А.А. Влияние структуры молекулы цинанового красителя на компонентный состав молекулярных слоев // Опт. спектр. 2016. Т. 120. № 3. С. 163–173.
17. Старовойтов А.А., Разумова Т.К., Калитеевская Е.Н., Крутякова В.П. Фотостимулированная модификация оптических свойств и структуры молекулярного слоя полиметинового красителя // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 5. С. 80–86.
18. Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Phys. Rev. B. 1972. V. 6. P. 4370–4379.
19. Lee K.-C., Lin S.-J., Lin C.-H., Tsai C.-S., Lu Y.-J. Size effect of Ag nanoparticles on surface plasmon resonance // Surface and Coatings Technology. 2008. V. 202. № 22–23. P. 5339–5342.
20. Antosiewicz T.J., Apell S.P., Shegai T. Plasmon–exciton interactions in a core–shell geometry: From enhanced absorption to strong coupling // ACS Photonics. 2014. V. 1(5). P. 454–463.
21. Fofang N.T., Park T.-H., Neumann O., Mirin N.A., Nordlander P., Halas N.J. Plexcitonic nanoparticles: Plasmon–exciton coupling in nanoshell–J-aggregate complexes // Nano Lett. 2008. V. 8(10). P. 3481–3487.
22. Амосова Л.П., Леонов Н.Б., Торопов Н.А. Аномальное изменение частоты плазмонных резонансов островковых металлических пленок при контакте с некоторыми полярными органическими средами // Опт. спектр. 2016. Т. 121. № 6. С. 901–906.