Détermination de l’Excitation et le couplage des taux entre émetteurs de lumière et de la Surface plasmons Polaritons

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans l’amélioration de la fluorescence, telles que la fluorescence médiée par plasmon de surface. Le principal avantage de cette technique est qu’elle différencie les processus d’excitation et de décomposition de la fluorescence médiée par plasmon de surface entièrement dans le domaine fréquentiel. Préparez un substrat pour le réseau périodique.

Pour cette expérience, utilisez un morceau de verre d’un centimètre carré. Nettoyez-le dans des bains à ultrasons de méthanol et d’acétone pendant 10 minutes chacun. Une fois terminé, placez-le sur une plaque chauffante à 200 degrés Celsius pendant une heure.

Pour les étapes de revêtement par centrifugation, diluez la résine photosensible native avec un diluant et préparez la solution d’adhérence. Déplacez le substrat de verre dans une machine à revêtir et déposez-y trois à cinq gouttes de solution d’adhérence. Faites tourner le substrat à 600 tr/min pendant 10 secondes, puis à 3 600 tr/min pendant une minute.

Ensuite, placez cinq à sept gouttes de résine photosensible diluée sur le substrat. Appliquez une couche de centrifugation sur le substrat à 600 tr/min pendant 10 secondes, puis à 3 600 tr/min pendant une minute. Une fois terminé, déplacez l’échantillon revêtu de centrifugation sur une plaque chauffante à 65 degrés Celsius et laissez-le là pendant une minute.

Ensuite, transférez l’échantillon dans une plaque chauffante à 95 degrés Celsius et laissez-le pendant une minute supplémentaire. À partir de la plaque chauffante, prélever l’échantillon à monter sur un interféromètre de Lloyd’s. L’installation dispose d’un prisme pour un porte-échantillon, avec un miroir perpendiculaire à celui-ci.

Utilisez une goutte d’huile correspondant à l’indice de réfraction sur l’échantillon pour le fixer au prisme. Placez l’échantillon aussi près que possible du miroir. Exposez l’échantillon dans cette orientation initiale.

Ensuite, pour créer un réseau carré bidimensionnel, faites pivoter l’échantillon de 90 degrés sur le prisme. Utilisez le même temps d’exposition pour une deuxième exposition. Remettez l’échantillon dans la plaque chauffante à 65 degrés Celsius pendant deux minutes.

Ensuite, placez-le sur la plaque chauffante à 95 degrés Celsius pendant deux minutes. Ensuite, plongez l’échantillon dans le révélateur pendant deux minutes avec une agitation continue. Récupérez l’échantillon et plongez-le dans de l’alcool isopropylique pendant une minute, pour rincer les résidus.

Travaillez avec un système de dépôt par pulvérisation cathodique RF pour mettre un film d’or de 100 nanomètres sur l’échantillon. Une fois que l’échantillon est prêt, apportez-le avec une préparation de colorant au styryl 8 dans une machine à essorer. Versez 0,2 millilitre, soit trois à cinq gouttes, de la solution sur l’échantillon.

Étalez-le par centrifugation pour produire une épaisseur d’environ 80 nanomètres. Pour les mesures de réflectivité, utilisez un goniomètre. Ce système utilise la lumière blanche à large bande d’une lampe à quartz.

Un faisceau de fibres multimodes transmet la lumière aux lentilles d’objectif face à face pour la collimation. Un polariseur et un obturateur sont les suivants sur le chemin. La lumière éclaire un échantillon sur un étage d’échantillonnage avec trois étages de rotation indépendants.

Un analyseur de détection est après l’étape de l’échantillon. Une autre fibre multimode collecte la réflexion spéculaire de l’échantillon, pour la transmettre à un spectromètre et à une caméra CCD. Après avoir aligné et calibré la configuration, mettez en place un système automatisé pour collecter les données.

Utilisez l’automatisation pour parcourir différents angles d’incidence et collecter les spectres de réflexion. Pour ces mesures, la taille du pas de l’angle d’incidence est de 0,5 degré. La résolution de longueur d’onde est de 0,66 nanomètre.

Pour mesurer la réflectivité orthogonale, modifiez la configuration. Réglez le polariseur incident à 45 degrés par rapport au plan incident. Réglez l’analyseur à moins 45 degrés par rapport au plan d’incident.

Procédez à une autre mesure automatisée. Les mesures de photoluminescence nécessitent une autre modification de la configuration. Remplacez la source lumineuse à large bande par un laser à hélium néon de 633 nanomètres.

Placez un filtre laser avant le polariseur. Placez également une plaque demi-ondulée après l’obturateur. Complétez la configuration en remplaçant l’analyseur par un filtre coupe-bande avant le spectromètre.

Effectuez des analyses d’incident automatisées en fixant l’angle de détection et en faisant varier l’angle d’incident par rapport à la normale de l’échantillon. Les polaritons plasmoniques de surface dépendent de l’angle incident et sont excités de manière sélective. Ensuite, effectuez un balayage de détection en fixant l’angle d’incidence par rapport à la normale de l’échantillon et en faisant varier l’angle de détection.

Il s’agit de la cartographie de réflectivité polarisée P prise le long de la direction gamma X du réseau d’or dans l’encart. La ligne pointillée est calculée à l’aide de l’équation d’appariement de phase, et implique que M est égal à moins un et N est égal à zéro polaritons de plasma de surface sont excités. Cette carte de réflectivité est prise lorsque le polariseur et l’analyseur sont à des positions orthogonales.

L’arrière-plan est maintenant nul, comme l’indique le bleu de la carte des couleurs. Les profils de réflectivité ont des pics en vert, au lieu de creux, car seuls les polaritons du plasma de surface restent après avoir supprimé l’arrière-plan. Il s’agit de la cartographie de réflectivité polarisée P et de la cartographie de réflectivité orthogonale le long du gamma X pour le cadmium, le sélénium, le telluride, le polymère PVA dopé aux points quantiques, enduit de spin sur le réseau.

De plus, voici les données pour les mesures de photoluminescence d’incident et d’angle de détection. Les données peuvent être utilisées pour déterminer les taux d’excitation et de couplage entre les émetteurs de lumière et les cavités résidentes. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de l’amélioration de la fluorescence à partir de réseaux périodiques, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes, tels que les métamatériaux et les cristaux photoniques.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en trois heures, si elle est correctement exécutée. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de vérifier l’alignement de la configuration du réseau, ainsi que la polarisation et les angles de la spectrographie de réflectivité. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des photoluminescences pour explorer la fluorescence améliorée par plasma de surface dans le domaine de l’amélioration des résines.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de déterminer l’excitation et le taux de couplage entre les émetteurs de lumière et les polaritons de plasma de surface provenant de réseaux périodiques.