Name: ספקטרוסקופיה פלואורסצנטי Quasi-תהודה רזולוציה גבוהה בסיוע Phonon (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 40 s
Description: למד ספקטרוסקופיית פלואורסצנציה קוואזי-תהודה בסיוע פונון לקבלת רזולוציה גבוהה במערכות מוליכים למחצה כמו נקודות קוונטיות. השיטה מאפשרת רזולוציה מוגבלת רוחב לייזר באמצעות ציוד סטנדרטי.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מבקשים להודות אלן Bracker ודניאל מארס במעבדת המחקר של הצי למתן הדגימות נלמדות. עבודה זו נתמכה על (בין השאר) על ידי איום הביטחון הפחתת הסוכנות, פרס המחקר בסיסי # HDTRA1-15-1-0011, כדי מאוניברסיטת קליפורניה-מרסד.

<ol><li>Germanis, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoelectric+InAs%2FGaAs+quantum+dots+with+reduced+fine-structure+splitting+for+the+generation+of+entangled+photons%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Piezoelectric InAs/GaAs quantum dots with reduced fine-structure splitting for the generation of entangled photons.</a> Phys. Rev. B. 86, 1-4 (2012).</li>
<li>Valenti, J. A., Fischer, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopic+Properties+of+Cool+Stars+%28SPOCS%29.+I.+1040+F%2C+G%2C+and+K+Dwarfs+from+Keck%2C+Lick%2C+and+AAT+Planet+Search+Programs%5BTitle%5D)+AND+%22ApJ%22%5BJournal%5D)">Spectroscopic Properties of Cool Stars (SPOCS). I. 1040 F, G, and K Dwarfs from Keck, Lick, and AAT Planet Search Programs.</a> ApJ. 159, 141-166 (2005).</li>
<li>Oetiker, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Searching+for+Companions+to+Late+Type+M+Stars%5BTitle%5D)+AND+%22.Astro.+Soc.+Pac.+Conf.+Ser%22%5BJournal%5D)">Searching for Companions to Late Type M Stars.</a> .Astro. Soc. Pac. Conf. Ser. 212, (2000).</li>
<li>Seguin, R., Rodt, S., Schliwa, A., Potschke, K., Pohl, U. W., Bimberg, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-dependence+of+anisotropic+exchange+interaction+in+InAs%2FGaAs+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Status+Solidi+B%22%5BJournal%5D)">Size-dependence of anisotropic exchange interaction in InAs/GaAs quantum dots.</a> Phys. Status Solidi B. 243 (15), 3937-3941 (2006).</li>
<li>Belhadj, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+Polarization+Eigenstate+of+a+Quantum+Dot+Exciton+with+Light%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Controlling the Polarization Eigenstate of a Quantum Dot Exciton with Light.</a> Phys. Rev. Lett. 103 (1-4), (2009).</li>
<li>Ulrich, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+single+quantum+dot+emission+characteristics+and+fine+structure+by+lateral+electric+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Status+Solidi+B%22%5BJournal%5D)">Control of single quantum dot emission characteristics and fine structure by lateral electric fields.</a> Phys. Status Solidi B. 246 (2), 302-306 (2009).</li>
<li>Vamivakas, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+spin-dependent+quantum+jumps+via+quantum+dot+resonance+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Observation of spin-dependent quantum jumps via quantum dot resonance fluorescence.</a> Nature. 467, 297-300 (2010).</li>
<li>Poem, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization+sensitive+spectroscopy+of+charged+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Polarization sensitive spectroscopy of charged quantum dots.</a> Phys. Rev. B. 76, (2007).</li>
<li>Flagg, E. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resonantly+driven+coherent+oscillations+in+a+solid-state+quantum+emitter%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Phys%22%5BJournal%5D)">Resonantly driven coherent oscillations in a solid-state quantum emitter.</a> Nature Phys. 5, 203-207 (2009).</li>
<li>Scheibner, M., Bacher, G., Forchel, A., Passow, T., Hommel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spin+Dynamics+in+CdSe%2FZnSe+Quantum+Dots%3A+Resonant+vesus+Nonresonant+Excitation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Supercond.+Nov.+Magn%22%5BJournal%5D)">Spin Dynamics in CdSe/ZnSe Quantum Dots: Resonant vesus Nonresonant Excitation.</a> J. Supercond. Nov. Magn. 16 (2), 395-398 (2003).</li>
<li>Faelt, S., Atature, M., Tureci, H. E., Zhao, Y., Badolato, A., Imamoglu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+electron-hole+exchange+in+coherently+coupled+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Strong electron-hole exchange in coherently coupled quantum dots.</a> Phys. Rev. Lett. 100, 1-4 (2008).</li>
<li>Vamivakas, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+Extinction+of+a+Far-Field+Laser+Beam+by+a+Single+Quantum+Dot%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Strong Extinction of a Far-Field Laser Beam by a Single Quantum Dot.</a> Nano Letters. 7 (9), 2892-2896 (2007).</li>
<li>Scheibner, M., Economou, S., Ponomarev, I. V., Jennings, C., Bracker, A., Gammon, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Photon+Absorption+by+a+Quantum+Dot+Pair%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Two-Photon Absorption by a Quantum Dot Pair.</a> Phys. Rev. B. 92, (2015).</li>
<li>Palik, E. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPalik%2C+ED+%22Handbook+of+Optical+Constants+of+Solids.+Vols.+I+and+II%22">Handbook of Optical Constants of Solids. Vols. I and II</a>. , Academic Press. New York. (1985).</li>
<li>Kerfoot, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optophononics+with+Coupled+Quantum+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Optophononics with Coupled Quantum Dots.</a> Nat. Commun. 5, 1-6 (2013).</li>
<li>Scheibner, M., Bracker, A. S., Kim, D., Gammon, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Essential+concepts+in+the+optical+properties+of+quantum+dot+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Commun%22%5BJournal%5D)">Essential concepts in the optical properties of quantum dot molecules.</a> Solid State Commun. 149, 1427-1435 (2009).</li>
<li>Bracker, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+electron+and+hole+tunneling+with+asymmetric+InAs+quantum+dot+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Engineering electron and hole tunneling with asymmetric InAs quantum dot molecules.</a> Appl. Phys. Lett. 89, 1-3 (2006).</li>
<li>Doty, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrically+Tunable+g+Factors+in+Quantum+Dot+Molecular+Spin+States%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Electrically Tunable g Factors in Quantum Dot Molecular Spin States.</a> Phys. Rev. Lett. 97, 1-4 (2006).</li>
<li>Stinaff, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Signatures+of+Coupled+Quantum+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Optical Signatures of Coupled Quantum Dots.</a> Science. 311, 636-639 (2006).</li>
<li>Tkachenko, N. V. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTkachenko%2C+NV+%22Optical+Spectroscopy%3A+Methods+and+Instrumentations%22">Optical Spectroscopy: Methods and Instrumentations</a>. , Elsevier. Amsterdam, Netherlands. (2006).</li>
<li>Hecht, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHecht%2C+E+%22Optics%22">Optics</a>. , 4th edn, Pearson Education Limited. Edinburgh Gate. (2014).</li>
<li>O'Donnell, K. P., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+dependence+of+semiconductor+band+gaps%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Temperature dependence of semiconductor band gaps.</a> Appl. Phys. Lett. 58, 2924-2926 (1991).</li>
<li>Stinaff, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization+dependent+photoluminescence+of+charged+quantum+dot+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Stat.+Sol.+%28c%29%22%5BJournal%5D)">Polarization dependent photoluminescence of charged quantum dot molecules.</a> Phys. Stat. Sol. (c). 5 (7), 2464-2468 (2008).</li>
<li>Jelezko, F., Wrachtrup, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+defect+centres+in+diamond%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Stat.+Sol.+%28a%29%22%5BJournal%5D)">Single defect centres in diamond: A review.</a> Phys. Stat. Sol. (a). 203 (13), 3207-3225 (2006).</li>
<li>Doherty, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+nitrogen-vacancy+colour+centre+in+diamond%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Reports%22%5BJournal%5D)">The nitrogen-vacancy colour centre in diamond.</a> Physics Reports. 528 (1), 1-45 (2013).</li>
</ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

ההוראות לעיל מדגימות את שיטת הספקטרוסקופיה המעין-תהודה בעזרת פונון. על ידי ריגוש למצב דיסקרטי QD, ניתן לנטר את קו פליטת הפונון ולהשיג רזולוציות גבוהות. בדוגמה שניתנה, על ידי שימוש בפונונים ניתן אפילו לפתור את רוחב הקו המוגבל לאורך החיים של האקסיטון הנייטרלי הנראה בניסויים. קל לשלב את השיטה בהגדרות ספקטרוסקופיה PL קיימות. כאמור, ברגע שהאנרגיה של קו המעבר הרצוי מזוהה באמצעות ספקטרוסקופיה לא תהודה, אורך הגל המרכזי של הספקטרומטר נקבע על ידי הגדרתו -1 פונון LO מתחת למעבר זה. הפרש אנרגיה זה משמש לביצוע המדידה על ידי שימוש במסנ...

רזולוציה גבוהה היא המפתח לפיצוח ידע חדש. עם הידע הזה, טכנולוגיות חדשות ניתן לפתח כגון חיישנים טובים יותר, כלי ייצור מדויקים יותר, והתקנים חישובית יעילים יותר. יצירת מפתח זה, עם זאת, לעתים קרובות מגיע במחיר גבוה של משאבים, זמן או שניהם. בעיה זו בכל מקום בכל הקשקשים מן הפיזיקה האטומית של פתרון degeneracies ההרים של אלקטרוני ספינים לאסטרונומיה שבו משמרת רפאים קטנה יכולה להוביל לגילוי של כוכבי לכת ליד כוכבים רחוקים. 1,2,3 במוקד עבודה זו הוא על שימוש התקנת ספקטרומטר סטנדרטי ולהראות כיצד היא יכולה לפתור תכונות ספקטרליות מתחת לגבול הרזולוציה שלה, במיוחד בכל הנוגעים בתחום האופטיקה מוליך למחצה. בדוגמה המוצגת היא של גומות אלקטרונים איזוטרופי (אה) פיצול החליפין נקודות קוונטיות אינאס / GaAs (QDs), אשר היא בסדר גודל של כמה μeV. 4 מגבלת הרזולוציה של ג ספקטרומטר, לא ניתן להתגבר על ידי שילוב טכניקות PL לייזר ספקטרוסקופיה סטנדרטי. שיטה זו של הקרינה מעין-תהודה יש ​​ערך מוסף של השגת רזולוציה מוגבלת לייזר באמצעות ספקטרומטר חד-שלבי שבשגרה. מערכת ספקטרוסקופיה אופטית סטנדרטית עבור ספקטרוסקופיה יחיד QD PL מורכב monochromator חד-שלבי 0.3-0.75 מ &#39;ועם מטען מכשיר המצמיד (CCD) גלאי יחד עם מקור ליזר עירור ואופטיקה. מערכת כזו היא במקרה הטוב מסוגלת לפתור 50 μeV בספקטרום האינפרה-אדום הקרוב סביב 950 ננומטר. אפילו עם השימוש בטכניקות סטטיסטיות deconvolution, התקנת monochromator כגון יחיד אינה מסוגלת לפתור פחות מ -20 μeV במדידות PL. 5 החלטה זו ניתן גם לשפר את המצב באמצעות ספקטרומטר משולשת, במצב כתוסף משולש, שבה הספקטרום הוא כל התפזר ברציפות על ידי שלוש לגדרות. ספקטרומטר המשולשת יש את היתרון של רזולוציה מוגברת, מסוגל לפתורכ -10 μeV. במאמר תצורה חלופית, במצב תוסף משולש, שתי השבכות הראשונות להתנהג כמסנן מעביר פס, מתן התכונה הנוספת של יכולת להפריד בין העירור וגילוי בפחות מ -0.5 MeV. החסרון של ספקטרומטר המשולשת הוא שזה מערכה יקרה. בטרם תציג את השיטה של ​​עניין, אנו בקצרה גישות ניסיוניות אחרות, עם מורכבות גדלות, להשיג רזולוצית ספקטרלית טובה יותר והם מסוגלים לפתור את המבנה העדין של QDs היחיד. אלמנטים משיטות אלו רלוונטיות השיטה המוצגת. שיטה אחת כזו היא הוספת אינטרפרומטר פברי-פרו (FPI) בנתיב זיהוי של התקנה ספקטרומטר יחידה. 6 באמצעות שיטה זו הרזולוציה מוגדרת על ידי העידון של FPI. לכן, ההחלטה של ספקטרומטר הוא השתפר עד 1 μeV, במחיר של מורכבות גדלות ואת עוצמת אות נמוכה. 7 שיטת אינטרפרומטר גם משנה את operati הכלליעל של ספקטרומטר עם מצלמת CCD, הופך יעיל גלאי נקודה אחת, ואת הכוונון באמצעות אנרגיות שונות מושג על ידי התאמת חלל FPI עצם. קרינת תהודה (RF) ספקטרוסקופיה, שיטה אחרת שבה מעבר אופטי בודד הוא גם נרגש פיקוח גם מציע את ההבטחה של ספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה. החלטת ספקטרלי מוגבלת רק על ידי linewidth הליזר ושומרת על CCD כגלאי רב ערוצית, שבה לא רק חיישן אחד מזהה את האות אך מספר פיקסלים CCD. זיהוי רב זהו יתרון מבחינת מיצוע אות. האתגר בספקטרוסקופיה RF הוא מפריד את אות PL מהרקע הגדול של אור הליזר המפוזר, במיוחד כאשר מודדים ברמת QD היחידה. מספר טכניקות שניתן להשתמש בהם כדי להוריד את היחס של אות אור הלייזר מפוזרים, אשר כרוך גם הקיטוב 8, ההפרדה המרחבית 9 או הזמני 10של עירור וגילוי. הראשונה היא להשתמש מקטבי הכחדה גבוהים לדכא את האור המפוזר, אבל בשיטה זו יש התוצאה השלילית של איבוד מידע קיטוב מן PL. 8 שיטה נוספת להסיג לך קרינת תהודה היא להנדס מערכות מוליכות למחצה, כי הם מצמידים את החללים אופטיים שבו נתיבי עירור וגילוי מופרדים מרחבית. זו מבטלת את הבעיה של צורך לפתור את אות PL מרקע הליזר הגדול. עם זאת, שיטה זו מוגבלת ייצור מדגם מורכב המהווה משאב כללי אינטנסיבי. 9 מח&#39; נוספת של שיטות כי הוא גם מסוגל לפתור את מחלוקות אנרגית דקות היא של ספקטרוסקופיה ליזר הטהורה, כגון שידור הפרש, אשר יש את היתרון של השגת רזולוציית מוגבלת ליזר עם מידע קיטוב מלא. שיטה זו בדרך כלל דורשת נעילת הזיהוי לצפות לשינויים זעירים הטרנסהמשימה אות בהשוואה לזו של הרקע לייזר גדול. 11 לאחרונה, ההתקדמות nanofabrication הובילו דחיפה של שבריר של אור הלייזר אינטראקציה עם QD (ים) האחרונים ערכים של עד 20%, על ידי או באמצעות בהתאמה מדד מוצק עדשות טבילה או הטבעה את הנקודות בגלבו גבישים פוטוניים. 12 למרות השיטות האלה יש את היכולת להשיג ברזולוצית אנרגיה גבוהה, הם באים במחיר של ציוד יקר, ייצור מדגם מורכב ואובדן המידע. השיטה בעבודה זו משלבת אלמנטים משלוש השיטות הללו מבלי להוסיף מורכבות במכשור או בדית מדגם התקנת PL רגילה. מחקר שנערך לאחרונה הוכיח כי עם מערכת ספקטרומטר משולשת במצב תוסף, אפשר לדמיין את המבנה העדין-שלישיית גופייה בספקטרום מעבר שני פוטונים של מולקולת נקודה קוונטית (QDM). 13 פיצול האנרגיה המעורב על מנתשל כמה עשרות μeV נפתרו באמצעות מצב תוסף משולש, אשר אפשר כדי להלהיב את המעברים עמוקים ומהדהדת וכדי לזהות בתוך פחות MeV. מידע ספקטרלי הופק על ידי ניטור מתחת המעבר באמצעות פונונים אקוסטי אחרים תחתונים שוכבת מעברי אקסיטון. שיטה זו יכולה לחול גם על לפתור את איזוטרופי אה פיצול חליפין ואפילו linewidth-מוגבל לכל החיים של מעבר אקסיטון של 8 μeV ו -4 μeV, בהתאמה כפי שניתן לראות באיור 1. בדומה תוצאה זו, במאמר זה יתמקד פשוט התקנת ספקטרומטר כי תשלב רבים מן היתרונות כי השיטות ברזולוציה גבוהה האחרות להחזיק. בנוסף ה- CCD יישאר כגלאי הרב ערוצית. הגדרת הניסוי יכולה גם להיות כל זמן יחסי זולות למדי לשיטות ספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה אחרות ויש לו הערך המוסף של להיות שונה בקלות להשיג מדידות קורלציה נקודה אחת. בניגוד usin התוצאהפונונים אקוסטי גרם ו ספקטרומטר משולשת, המפתח הבסיסי הוא להפוך את השימוש של הלווין-פונון LO הקשורים מוליך למחצה וסגסוגות הקשורים שמרכיבים דגימות מוליכות למחצה. הפרדת האנרגיה בין לווין-פונון LO ואת הקו האפס-פונון (ZPL) היא בסדר גודל של עשרות MeV עבור דגימות כאלה, המאפשרת השימוש של ספקטרומטר חד-שלבים. 14 זה הפרדת האנרגיה מאפשרת שימוש של מעין המוצעת שיטת ספקטרוסקופית -resonance באמצעות תקיעת מעבר עמוק ומהדהד והניטור מתחת העירור על ידי אנרגיה השוותה פונון אחד LO. טכניקה זו היא מקבילה לזה של עירור PL שבו אחד שמרגש לתוך מעבר נרגש ומפקח על המעבר למדינת קרקע. 15 ההפרדה בין מעבר זמן במצב של התרגשות כי הלווין-פונון LO מאפשר שימוש במסננים לעבור קצה לדיכוי מפוזרי אור בצורה אלסטית. שיטה זו של שימוש הלוויין פונון מאפשרת רזולוציה מוגבלת linewidth לייזרהמעבר, מאז עמוק ומהדהד מרגש הוא בדרך כלל הפעם היחיד כי פליטת הלווין-פונון LO הופכת לגלויה.

<table><tbody><tr><td>דיודה מתכווננת לייזר DL pro</td><td>Toptica Photonics</td><td>DL Pro</td><td></td></tr><tr><td>מחזור סגור מערכת מקרר ללא קריוגן למיקרוסקופיה</td><td>Cryo Industries of America Inc.</td><td>Cryocool G2</td><td></td></tr><tr><td>מד מקור</td><td>קית'לי&nbsp;</td><td>2611a</td><td></td></tr><tr><td>50X תוכנית Mitutoyo Apo NIR מטרה מתוקנת אינסוף</td><td>Mitutoyo America Corporation</td><td>378-825-5</td><td></td></tr><tr><td>משאבת טורבו</td><td>פייפר ואקום</td><td>HiPace 80</td><td></td></tr><tr><td>NIR מראות מצופות&nbsp;</td><td>מעבדות תור</td><td>BB1-E03</td><td></td></tr><tr><td>מקטבים&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>LPNIR050-MP</td><td></td></tr><tr><td>200&nbsp; עדשה אכרומטית מצופה AR מ"מ&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-200-B-ML</td><td></td></tr><tr><td>100&nbsp; עדשה אכרומטית מצופה AR מ"מ&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-100-B-ML</td><td></td></tr><tr><td>960 מסנן מעבר ארוך</td><td>Thorlabs</td><td>960aelp</td><td></td></tr><tr><td>960 מסנן מעבר קצר</td><td>Thorlabs</td><td>960aesp</td><td></td></tr><tr><td>מעכב גביש נוזלי משתנה</td><td>Meadowlark Optics</td><td>LVR-100</td><td></td></tr><tr><td>0.75&nbsp; m ספקטרומטר אקטון ספקטרפרו</td><td>פרינסטון אינסטרומנטס</td><td>Trivista</td><td></td></tr> מצלמה <tr><td>מקוררת חנקן נוזלי&nbsp;</td><td>Princeton Instruments</td><td>7508-0002</td><td></td></tr><tr><td>מצלמה חיצונית</td><td>Watec</td><td>Wat-902H</td><td>אולטימטיבי אופציונלי</td></tr><tr><td>Ostoalloy</td><td>Lake Shore Cryotronics</td><td>Ostalloy 158</td><td></td></tr><tr><td>חוט זהב (40 מד)</td><td>Surepure Chemetals</td><td>Au-Wire-03-02</td><td></td></tr><tr><td>כסף אפוקסי</td><td>AI טכנולוגיה</td><td>Prima-Solder EG8020</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת תכנית&nbsp;</td><td>מכשירים לאומיים&nbsp;</td><td>לאב וויו</td><td></td></tr></tbody></table>

ספקטרוסקופיה פלואורסצנטי quasi-תהודה רזולוציה גבוהה בסיוע phonon

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

שיטות ספקטרוסקופיה אופטיות ברזולוציה גבוהה דורשות מבחינה טכנולוגית או, ציוד, מורכבות, זמן או שילוב של אלה. כאן אנו מדגימים שיטה ספקטרוסקופית אופטית מסוגלת לפתור תכונות ספקטרליות מעבר לזה של מבנה הספין המשובח linewidth הומוגנית של נקודות קוונטיות יחידות (QDs) באמצעות הגדרת ספקטרומטר רגילה, קל לשימוש. שיטה זו משלבת את שתי לייזר וספקטרוסקופיה photoluminescence, המשלב את היתרון של רזולוציה מוגבלת קו רוחב לייזר עם זיהוי photoluminescence הרב ערוצית. תכנית כזו מאפשרת שיפור ניכר ברזולוציה מעל לזה של ספקטרומטר חד-שלבים משותף. השיטה משתמשת פונונים לסייע במדידה של photoluminescence של נקודה קוונטית אחת לאחר עירור התהודה של המעבר למדינה הקרקע שלה. הבדל האנרגיה של פונון מאפשר להפריד ולסנן את אור הליזר מרגש הקוונטים נקודים. פה יתרוןature של שיטה זו הוא שילוב קדימה ישר לתוך setups ספקטרוסקופיה סטנדרטי, אשר נגישים רוב החוקרים.

התוצאות המוצגות הדמויות להראות את היכולות ברזולוציה גבוהה של שימוש פונונים לסייע במדידה PL. סכמטית (האיור 2) עולה כי, למעט לעבור מסנני קצה הוא על עירור וגילוי, הגדרת הניסוי נשארת התקנה ספקטרוסקופיה רגילה, בתוספת האופציונלית שליטת קיטוב. השוואה עם ספקטרומטר יחיד משולש (איור. 3) מתארת ​​את השיפור הגדול של השיטה בסיוע פונון לרזולוציה. פיצול איזוטרופי אה מוצג בבירור המאפשר מדידה מדויקת של הפיצול (איור 4).</stro...

כתב היד מתאר שיטה של ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית מעין-תהודה בעזרת פונון המשלבת הן רזולוציה מוגבלת בלייזר והן ספקטרוסקופיה פוטו-לומינסנציה (PL). שיטה זו משתמשת בפונונים אופטיים כדי לספק ספקטרום ברזולוציה מוגבלת ברוחב קו של מבנים מוליכים למחצה דמויי אטום בתחום האנרגיה. השיטה מתממשת בקלות גם עם מערך ספקטרוסקופיה אופטית של ספקטרומטר יחיד.

ספקטרוסקופיה פלואורסצנטי Quasi-תהודה רזולוציה גבוהה בסיוע Phonon

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

המטרה הכללית של ספקטרוסקופיית פלואורסצנציה קוואזי-רזוננטית בסיוע פונונים היא להשיג רזולוציה מוגבלת ברוחב קו הלייזר של ספקטרה אופטית של מבני מוליכים למחצה דמויי-אטום באמצעות מערך ספקטרוסקופיית פוטולומינצנציה סטנדרטי. שיטה זו מקלה על מחקר בספקטרוסקופיה אופטית של מוליכים למחצה הקשורה למערכות אפס-ממדיות, כגון נקודות קוונטיות, מרכזי חנקן-ריק (nitrogen-vacancy) ביהלום ופגמים בסיליקון קרבייד. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא היכולת להפיק ספקטרה אופטית ברזולוציה גבוהה של מאפייני אנרגיה הנמוכים מ-10 $\mu\text{eV}$, תוך שמירה על מידע הפולריזציה.ההשלכות של טכניקה זו מרחיבות את יכולותיה של הספקטרוסקופיה אופטית הודות ליכולתה להשיג ספקטרום אופטי ברזולוציה גבוהה. אנשים שאינם מכירים את השיטה יתקשו במציאת האות. המכשול הגדול ביותר הוא השימוש בספקטרומטר בודד ובמסנן כבידה (extinction filter) כדי לסנן אור לייזר תועה.התחילו עם החומר או המכשיר שישמשו בניסוי. מכשיר זה כולל מולקולות של נקודות קוונטום המותקנות על גבי שבב. סקירה כללית של מולקולות הנקודות הקוונטיות מוצגת בסכימה זו.ישנן שתי שכבות של נקודות קוונטיות של אינדיום ארסניד המשובצות בין שכבות של גליום ארסניד. ניתן לפנות לכל נקודה קוונטית באופן אופטי. המולקולות של הנקודות הקוונטיות נמצאות באזור האינטרינסי של דיודת Schottky, מה שמאפשר הפעלת שדה חשמלי.השלב הראשון הוא התקנת המכשיר על ה-"cold finger" של הקריוסטט לצורך קירור. לפני התקנת השבב על ה-cold finger, יש להניח רדיד אינדיום שעליו ינוח השבב. לאחר מכן, יש למקם את השבב מעל הרדיף.השתמשו בברגים ובשייבות בכל קצה של המכשיר כדי להדק אותו בחוזקה לאצבע הקרה (cold finger) ולהבטיח מגע תרמי טוב. המשיכו בחיבור חוטי האלקטרודות של המכשיר למגעי הקריוסטט המחוברים למד מקור (source meter). כעת, התקינו את הקריוסטט על במה להזזה בצירים XYZ והפכו את הדגימה לנגישה עבור גששים אופטיים.במקרה זה, שלב התרגום נמצא כבר במסלול האופטי של הניסוי. יש לבצע ריקום של הקריוסטט לפני קירורו לטמפרטורה הרצויה. לאחר שהמדגם התקרר, ניתן להתחיל בעבודה עם האלמנטים האופטיים.עבור פוטולומינצנציה, השתמשו בעדשה עם מרחק עבודה ארוך ובעדשת קולמציה כדי ללכוד את האור מהדגימה. משם, השתמשו במראות כדי להכווין את האור אל ספקטרומטר בעל שלב יחיד. השתמשו במצלמת CCD מקוררת בחנקן כדי לזהות את הספקטרה.בניסוי זה, אנו משתמשים בשלב האחרון של ספקטרומטר משולש. לצורכי כיול, התקינו מקור אור לבן בקרבת הדגם. האירו את הדגם באמצעות המקור לפני ההמשך.השתמש במצלמה נפרדת כדי ללכוד את תמונת הדגימה בספקטרומטר. על השולחן, פעל כדי ליישר כראוי את עדשות הקולמציה והמיקוד כדי להפיק תמונה חדה של הדגימה. סיים את מאמצי היישור רק כאשר מופיעה במצלמה תמונה נקייה וממוקדת.לאחר הסרת מקור האור, הכין לייזר לעירור הדגימה. השתמש בלייזר דיודה כיוון (Tunable Diode Laser) המכוון לאנרגיה הגבוהה מהמעברים של מצב היסוד. כוון את הלייזר אל הדגימה בזווית נטייה כדי להפחית את זיהוי האור המפוזר.השתמש בעדשה כדי למקד את נקודת הקרן לגודל הקטן ביותר האפשרי באזור הנלכד על ידי המצלמה. סקירה כללית של ההגדרות בנקודה זו מוצגת בסכימה זו. שים לב לזווית האלכסונית של אור הלייזר על המדגם לצורך הפחתת רעשים.השתמש בלייזר כדי לעורר אנרגיה גבוהה שאינה תהודה (non-resonant), והפעל את תוכנת רכישת הספקטרום במצב פוקוס כדי לצפות באות. השתמש בבמה לתרגום מיקום של בית הדגימה (sample Housing Translation Stage) כדי לסרוק את הדגימה דרך נקודת הלייזר. כאשר ה-CCD לוכד את הקווים הבודדים של מעברי מצב היסוד, עצור את הסריקה.התמקדו במולקולה אחת של נקודות קוונטיות, ואפשרו את האות על ידי כיוון מדויק של מיקום קרן הלייזר. השלב הבא הוא יצירת מפת Bias באמצעות תוכנת בקרת lap. התוכנה מפעילה תחילה פוטנציאל Bias על פני אלקטרודות הדגימה באמצעות מד מקור (source meter).לאחר מכן, נרשם הספקטרום הקשור לערך ה-Bias הזה. המפה נוצרת על ידי הגדלת פוטנציאל ה-Bias במרווחי זמן קבועים, רישום ספקטרום האנרגיה עבור כל ערך Bias, ושימוש בנתונים כדי להפיק ייצוג זה. בהינתן מפת Bias, זהו את המעבר שיעורר.שימו לב לאנרגיית המעבר ולטווח המתח (Bias) הרלוונטי. באיור זה, המעבר נסרק על ידי שינוי טמפרטורת הדגימה. אות גילוי יופיע כאשר הלייזר יהיה בתהודה עם המעבר.השתמשו במעבר שנבחר כדי לקבוע את מסנני הקצוות עבור המערך האופטי. אנרגיית המעבר מצדיקה שימוש במסנן short pass של 960 nanometer עבור ענף העירור. אנרגיית פליטת פונונים אופטיים לונגיטודיים עבור הסגסוגת המוליכה למחצה מצדיקה שימוש במסנן long pass של 960 nanometer עבור ענף הגילוי.סוג המסנן במערך יכול להקל על השלבים הבאים. מסנני חסימה להפרעה (Interference cut-off filters) הם אידיאליים מכיוון שניתן לכוונם על ידי התאמת הזווית. במחשב, הגדירו את אנרגיית העירור של הלייזר ואת תדר המרכז של הפונון האופטי האורכי מינוס אחת.הפעילו את ה-CCD ואספו ספקטרה במצב רציף. בשלב זה, ייתכן שהאות יוסתר על ידי פיזור. כדי למקסם את האות, חזרו לספסול המעבדה.שם, כוון את מסנן המעבר הקצר (short pass filter) על ידי התאמת הזווית שלו כדי להשיג את חיתוך אורך הגל המתאים. עקוב אחר האות כדי לקבל משוב ולקבוע את הזווית המיטבית. בתוכנת הבקרה של המעבדה, הגדר את אנרגיית הלייזר לסרוק טווח המרכז את אנרגיית המעבר, והגדר את טווח מתחי ההטיה (Bias voltages) לסריקה.מפת מתח (Bias map) זו נוצרה על ידי קביעת אנרגיית הלייזר, שינוי המתח בטווח שלו לאיסוף ספקטרום, ולאחר מכן חזרה על פעולה זו על פני כל טווח אנרגיות הלייזר. באמצעות איסוף נתונים של הרקע בו-זמנית, ניתן להשתמש בשניהם במהלך עיבוד הנתונים (post-processing) כדי להסיר אותות שגויים וליצור תמונה משופרת. כפי שניתן לראות בסכמות אלו, המערך הניסויי עבור שיטת הספקטרוסקופיה בסיוע פונונים (Phonon-assisted Spectroscopy) כמעט זהה לזה של ספקטרוסקופיה סטנדרטית.ההבדל היחיד הוא נוכחותם של מסנני קצה (edge filters) הן בנתיב קרן הגילוי והן בנתיב קרן העירור בשיטה המסייעת פונונים (Phonon-assisted method). כדי להשוות טכניקה זו לאחרות, יש לבחון את הרזולוציה של אקסיטון ניטרלי. נתונים אלו התקבלו מספקטרומטר יחיד עם עירור לא-תושב (non-resident excitation) סביב 918 nanometers.הרזולוציה הספקטרלית היא כ-26 micro-electron volts לפיקסל, ולא ניתן להבחין בפיצול חילופים של אלקטרון-חור. כאשר חוקרים את אותו אזור ספקטרלי עם ספקטרומטר במצב additive משולש, הרזולוציה היא כ-10 micro-electron volts. פיצול האלקטרון-חור מתחיל להיות מובחן.בשימוש בשיטת הספקטרוסקופיה מסייעת-פונונים קוואזי-תהודתית באותו אזור ספקטרלי, הרזולוציה מוגבלת על ידי הלייזר, ומספקת רזולוציה טובה מ-1 µeV, כאשר שני הפיקים מובחנים היטב. העקומה האדומה היא תוצאה של התאמה לורנציאנית כפולה. היא מעידה על פיצול חילוף איזוטרופי של אלקטרון-חור של כ-23.3 µeV.לאחר השליטה בטכניקה זו, ניתן לבצע אותה בתוך מספר שעות. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור כי לאחר קבלת אות פוטולומינסנציה, המפתח לספקטרום טוב הוא היכולת להפריד את הלייזר מהפוטולומינסנציה. בעקבות פרוצדורה זו, ניתן להוסיף התאמות נוספות למערך, כגון הוספת מנתחי קיטוב (polarization analyzers) הן לנתיב העירור והן לנתיב הגילוי.לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום הפיזיקה של מוליכים למחצה להעמיק את חקרם של מערכות ממד אפס, כגון נקודות קוונטיות. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיו בעלי הבנה מעמיקה באופן השימוש בשיטה זו של ספקטרוסקופיית פלואורסצנציה של קוואזי-תהודה בסיוע פונונים, במטרה להשיג ספקטרה אופטית ברזולוציה גבוהה מאוד של מערכות מצב מוצק דמויי-אטום. זכרו כי עבודה עם לייזרים עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש להקפיד על נקיטת אמצעי זהירות, כגון לבישת ציוד מיגון מתאים, בכל עת בעת ביצוע ניסויים אלו.

high-resolution-phonon-assisted-quasi-resonance-fluorescence

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

על ידי שימוש לפתור spectrally שני הפוטונים מערכת הדמיה מיקרוסקופית, פיקסל ברמה מפות של העברת אנרגיה תהודה פורסטר (סריג) יעילות מתקבלים עבור תאים להביע את קולטני קרום השערה כדי ליצור הומו-oligomeric קומפלקסים. מן סריג מפות יעילות, אנו מסוגלים להעריך מידע stoichiometric על המתחם oligomer תחת מחקר.

ב כימות vivo של G מצמידים חלבון קולטן אינטראקציות באמצעות נפתר Spectrally שני פוטון מיקרוסקופית

אנחנו דנים הקמה ותפעול של מערכת מורכבת אופטית לא לינארית המשתמשת מיתוג מהירים כל אופטי לבודד ראמאן אותות הקרינה. באמצעות מערכת זו אנו מסוגלים להפריד בהצלחה אותות רמן הקרינה ניצול אנרגיות וכוחות הדופק הממוצע להישאר בטוחים מבחינה ביולוגית.

דחיית רקע הקרינה תהודה ו microspectroscopy ראמאן ספונטנית

שיטה לחקירת המבנה של קולטן אור חלבון באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מתוארת במאמר זה. מיפוי מאפיינים ננו-מכניים כמותי של PeakForce (PF-QNM) חושף דימרים חלבונים שלמים על משטח נציץ.

מיקרוסקופית כוח האטומי של אורות אדומים קולטני אור שימוש במיפוי PeakForce כמותי nanomechanical נכס

עירור התהודה של נקודה קוונטית עצמית שהורכב יחיד יכולה להיות מושגת באמצעות מצב עירור אורתוגונלית למצב אוסף זריחה. נדגים שיטה באמצעות גלבו מצבי פאברי-פרו microcavity מישורי המקיפים את הנקודות קוונטית. השיטה מאפשרת חופש מוחלט קיטוב זיהוי.

קרינה פלואורסצנטית תהודה של נקודה InGaAs קוונטית בחלל מישורי באמצעות עירור אורתוגונלית וזיהוי

מוצג כאן הוא פרוטוקול לביצוע מולקולה בודדת Förster העברת אנרגיה ללמוד החלטה ג'ונסון. עירור שני הצבעים משמש לקביעת קבועי הדיסוציאציה. הזמן חד צבע לשגות smfret הוא לאחר מכן בזמן אמת מחשוף בחני להשיג את התפלגות זמן לשכון לפני הרזולוציה ג'ונסון.

מולקולה בודדת Förster שיטות העברת אנרגיה בזמן אמת על החלטה של צומת הולידיי-GEN1

פירוט של יצירת אותות ואופטימיזציה, מדידה, רכישת נתונים, וטיפול בנתונים עבור הסדר השני הנפתר באמצעות הזמן הקרוב-IR ספקטרומטר ראמאן מתוארים. כמעט אינפרא אדום מגורה מחקר ראמאן על הדינמיקה המדינה נרגש של β-קרוטן ב טולואן מוצג כיישום נציג.

Ultrafast זמן-נפתר ליד IR גירוי מדידות ראמאן של פונקציונלי π-המשלים מערכות

ספקטרוסקופיית פיזור אחורי של נייטרונים מציעה גישה לא הרסנית ונטולת תוויות לדינמיקה של ps-ns של חלבונים ומי ההידרציה שלהם. תהליך העבודה מוצג עם שני מחקרים על חלבוני עמילואיד: על הדינמיקה שנפתרה בזמן של ליזוזים במהלך צבירה ועל דינמיקת מי ההידרציה של טאו על היווצרות סיבים.

ספקטרוסקופיית נייטרונים ברזולוציה גבוהה לחקר דינמיקה של פיקו-שנייה-ננו-שנייה של חלבונים ומי לחות

כאן, אנו משתמשים במייצב פולימרי כדי להכין מתלי מסגרת מתכתית-אורגנית (MOF) המציגים פיזור מופחת במידה ניכרת בספקטרום מצב הקרקע והבליעה הארעית שלהם. עם השעיות MOF אלה, הפרוטוקול מספק הנחיות שונות לאפיון ה- MOFs באופן ספקטרוסקופי כדי להניב נתונים הניתנים לפרשנות.

מדריך טכני לביצוע מדידות ספקטרוסקופיות במסגרות מתכת-אורגניות

אנו מציגים פרוטוקול ספקטרוסקופיה פיזורפלקטנסי עם מודולציית עיוות שניתן לשחזר, המאפשר מדידת ΔR/R באמצעות זיהוי נעילה עבור גבישי ואן דר ואלס המועברים לפיזוקרמיקה, ותוצאות של אפיון מעברים אופטיים ישירים דרך ספקטרום ΔR/R באמצעות התאמת נגזרת שלישית עם נוסחת אספנס.

ספקטרוסקופיית פיזורפלקטנס של מעברים אופטיים בגבישים שכבתיים של ואן דר ואלס

סרטון זה מתאר את היסודות של טכניקות הקרנת שוליים דיגיטליות, המספקות מדידות תלת מימד צפופות של משטחים המשתנים באופן דינמי. הוא גם מדגים את התכנון והתפעול של מערכת ביטול מיקוד בינארית במהירות גבוהה המבוססת על טכניקות אלה.

ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג&#39;

למד ספקטרוסקופיית פלואורסצנציה קוואזי-תהודה בסיוע פונון לקבלת רזולוציה גבוהה במערכות מוליכים למחצה כמו נקודות קוונטיות. השיטה מאפשרת רזולוציה מוגבלת רוחב לייזר באמצעות ציוד סטנדרטי.

ספקטרוסקופיה פלואורסצנטי Quasi-תהודה רזולוציה גבוהה בסיוע Phonon

גלה סרטונים נוספים