Оптические свойства J-агрегатов псевдоизоцианинового красителя на неоднородных островковых пленках

Гладских И.А., Набиуллина Р.Д., Старовойтов А.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Набиуллина Р.Д., Старовойтов А.А., Гладских И.А. Оптические свойства J-агрегатов псевдоизоцианинового красителя на неоднородных островковых пленках // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 3. С. 3–9. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-03-03-09

Nabiullina R.D., Starovoytov A.A., Gladskikh I.A. Optical properties of J-aggregates of pseudoisocyanine dye on inhomogeneous island films [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 3. P. 3–9. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-03-03-09

Ссылка на англоязычную версию:

R. D. Nabiullina, A. A. Starovoytov, and I. A. Gladskikh, "Optical properties of J-aggregates of pseudoisocyanine dye on inhomogeneous island films," Journal of Optical Technology. 87(3), 137-141 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000137

Аннотация:

Исследованы оптические свойства молекулярных слоев псевдоизоцианинового красителя и его J-агрегатов, нанесенных на поверхность островковой пленки серебра, которая представляет собой неоднородный ансамбль наночастиц. Такая гибридная структура имеет поглощение, которое не является суммой неоднородно уширенного плазмонного резонанса наночастиц и полос поглощения молекулярных форм красителя, таких как мономеры и агрегаты. В максимуме поглощения и флуоресценции J-агрегатов наблюдается спектральный провал с образованием двух пиков по обе стороны от него. Это обусловлено расщеплением гибридного состояния вследствие сильной связи плазмонов неоднородного ансамбля наночастиц и экситонов J-агрегатов.

Ключевые слова:

плазмон, экситон, наночастица, тонкая пленка, J-агрегат, поглощение, флуоресценция

Коды OCIS: 310.6188, 300.6490

Список источников:

1. Zengin G., Wersäll M., Nilsson S., et al. Realizing strong light-matter interactions between single-nanoparticle plasmons and molecular excitons at ambient conditions // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 114. P. 157401:1–6.
2. Lee J., Hernandez P., Lee J., Govorov A.O., et al. Exciton–plasmon interactions in molecular spring assemblies of nanowires and wavelength-based protein detection // Nature Mater. 2007. V. 6. P. 291–295.
3. Artuso R.D., Bryant G.W. Optical response of strongly coupled quantum dot-metal nanoparticle systems: Double peaked fano structure and bistability // Nano Lett. 2008. V. 8. № 7. P. 2106–2111.
4. Nan F., Ding S., Ma L., et al. Plasmon resonance energy transfer and plexcitonic solar cell // Nanoscale. 2016. V. 8. № 32. P. 15071–15078.
5. Kelly K.L., Coronado E., Zhao L., et al. The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 668–677.
6. Shindy H.A. Basics, mechanisms and properties in the chemistry of cyanine dyes: A review paper // Mini Rev. Org. Chem. 2012. V. 9. № 4. P. 352–360.
7. Калитеевская Е.Н., Крутякова В.П., Разумова Т.К. и др. Выделение полос поглощения мономеров и агрегатов в спектре слоя цианинового красителя и определение ориентации молекул // Опт. спектр. 2018. Т. 125. № 3. С. 411–418.
8. Красильников П.М., Зленко Д.В., Стадничук И.Н. Экситонное взаимодействие хромофоров — инструмент тонкой настройки механизма нефотохимического тушения фикобилисом у цианобактерий // Компьютерные исследования и моделирование. 2015. Т. 7. № 1. С. 125–144.
9. Шелковников В.В., Плеханов А.И., Орлова Н.А. Нанометровые пленки полиметиновых красителей в оптической памяти и нелинейной оптике // Рос. нанотехнол. 2008. Т. 3. № 9–10. P. 35–57.
10. Шапиро Б.И. Молекулярные ансамбли полиметиновых красителей // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 5. С. 481–510.
11. Melnikau D., Govyadinov A.A., Sanchez-Iglesias A., et al. Strong magneto-optical response of nonmagnetic organic materials coupled to plasmonic nanostructures // Nano Lett. 2017. V. 17. № 3. P. 1808–1813.
12. 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.
13. 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. 1–7.
14. Das K., Hazraa B., Chandra M. Exploring the coherent interaction in a hybrid system of hollow gold nanoprisms and cyanine dye J-aggregates: Role of plasmon-hybridization mediated local electric-field enhancement // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. V. 19. P. 27997–28005.
15. Dovzhenko D.S., Ryabchuk S.V., Rakovich Y.P., et al. Light–matter interaction in the strong coupling regime: Configurations, conditions, and applications // Nanoscale. 2018. V. 10. P. 3589–3605.

16. Simon T., Melnikau D., Sánchez-Iglesias A., et al. Exploring the optical nonlinearities of plasmonexciton hybrid resonances in coupled colloidal nanostructures // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 22. P. 12226–12233.
17. Bricks J.L., Slominskii Y.L., Panas I.D., et al. Fluorescent J aggregates of cyanine dyes: Basic research and applications review // Methods Appl. Fluoresc. 2017. V. 6. № 1. P. 54:1–43.
18. Kaliteevskaya E., Krutyakova V., Razumova T., et al. Optical properties and component composition of layers of cyanine dyes on dielectric supports: Influence of asymmetry of the molecular electron density distribution // OQEL. 2017. V. 49. № 1. P. 32:1–8.
19. Steiger R., Pugin R., Heier J. J-aggregation of cyanine dyes by self-assembly // COLLOID SURFACE B. 2009. V. 74. № 2. P. 484–491.
20. Starovoytov A.A., Nabiullina R.D., Toropov N.A. Self-organization and photo-induced formation of cyanine dye aggregates on the plasmonic Ag nanoparticles // Proc. SPIE. 2016. V. 9884. P. 9884:1–5.
21. 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. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 18010–18014.
22. Balci S. Ultrastrong plasmon–exciton coupling in metal nanoprisms with J aggregates // Opt. Lett. 2013. V. 38. P. 4498–4501.