励起と発光と表面プラズモンのレートを結合の定量

この方法は、表面プラズモン媒介蛍光など、蛍光増強における重要な疑問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、表面プラズモン媒介蛍光の励起プロセスと崩壊プロセスを周波数領域で完全に区別できることです。周期アレイ用の基板を準備します。

この実験では、1平方センチメートルのガラス片を使用します。メタノールとアセトンの超音波浴でそれぞれ10分間洗浄します。終わったら、摂氏200度のホットプレートに1時間置きます。

スピンコーティングの工程では、天然フォトレジストをシンナーで希釈し、接着液を準備します。ガラス基板をスピンコーターに移し、その上に3〜5滴の接着液を分注します。基板を600rpmで10秒間回転させ、次に3,600rpmで1分間回転させます。

次に、希釈したフォトレジストを基板上に5〜7滴垂らします。基板を600rpmで10秒間スピンコーティングし、次に3,600rpmで1分間スピンコートします。完了したら、スピンコーティングしたサンプルを摂氏65度のホットプレートに移し、1分間そのままにしておきます。

次に、サンプルを摂氏95度のホットプレートに移し、さらに1分間放置します。ホットプレートからサンプルを取り出し、ロイズ干渉計に取り付けます。セットアップには、サンプルホルダー用のプリズムがあり、それに対して垂直なミラーが付いています。

サンプルに屈折率マッチングオイルを一滴垂らして、プリズムに取り付けます。サンプルをミラーにできるだけ近づけて配置します。この初期向きでサンプルを公開します。

次に、2次元の正方形の格子を作成するには、プリズム上でサンプルを90度回転させます。2回目の露光には同じ露光時間を使用します。サンプルを摂氏65度のホットプレートに2分間戻します。

次に、摂氏95度のホットプレートに2分間置きます。次に、サンプルを現像液に2分間浸漬し、連続的に攪拌します。サンプルを取り出し、イソプロピルアルコールに1分間浸して、残留物をすすぎます。

RFスパッタリング成膜装置を使用して、サンプル上に100ナノメートルの金膜を貼ります。サンプルの準備ができたら、サンプルとスチリル8色素調製物をスピンコーターに持って行きます。0.2ミリリットル、または3〜5滴の溶液をサンプルに分注します。

これをスピンコートして、約80ナノメートルの厚さにします。反射率の測定には、ゴニオメーターを使用します。このシステムは、石英ランプからの広帯域白色光を使用します。

マルチモードファイバーバンドルは、コリメーションのために光を対面の対物レンズに透過します。次に進むのが偏光子とシャッターです。このライトは、3つの独立した回転ステージを備えたサンプルステージ上のサンプルを照らします。

検出アナライザーは、サンプルステージの後にあります。別のマルチモードファイバーは、サンプルからの鏡面反射を収集し、それを分光計とCCDカメラに送信します。セットアップの位置合わせとキャリブレーションを行った後、データを収集するための自動システムをセットアップします。

自動化を使用して、さまざまな入射角度をステップスルーし、反射スペクトルを収集します。これらの測定では、入射角のステップ サイズは 0.5 度です。波長分解能は0.66ナノメートルです。

直交反射率を測定するには、設定を変更します。入射偏光子を入射平面に対して 45 度に設定します。アナライザーを入射平面に対して負の 45 度に設定します。

別の自動測定に進みます。フォトルミネッセンス測定では、セットアップに別の変更が必要です。広帯域光源を633ナノメートルのヘリウムネオンレーザーに交換します。

偏光子の前にレーザーラインフィルターを置きます。また、シャッター後に半波長板を配置します。分光器の前に分析器のノッチフィルターを置き換えて、セットアップを完了します。

検出角度を固定し、サンプルの法線に対して入射角を変化させることにより、自動インシデントスキャンを実施します。表面プラズモンポラリトンは入射角に依存し、選択的に励起されます。次に、サンプルの法線に対して入射角を固定し、検出角度を変化させて検出スキャンを行います。

これは、挿入図の金配列のガンマX方向に沿って取得されたP偏光反射率マッピングです。破線は位相マッチング方程式を使用して計算され、Mが負の1に等しく、Nがゼロに等しいことを意味します 表面プラズマポラリトンは励起されます。この反射率マップは、偏光子とアナライザーが直交位置にあるときのものです。

カラーマップの青で示されているように、背景は 0 になります。反射率プロファイルは、背景を除去した後に表面プラズマポラリトンのみが残るため、ディップではなく緑色のピークがあります。これは、カドミウム、セレン、テルル化物、量子ドットドープPVAポリマー、アレイ上にスピンコーティングされたガンマXに沿ったP偏光反射率マッピングと直交反射率マッピングです。

また、入射角と検出角度のフォトルミネッセンス測定のデータもこちらです。このデータを使用して、発光体と常在空洞との間の励起率と結合率を決定できます。この方法は、周期アレイからの蛍光増強に関する洞察を得ることができますが、メタマテリアルやフォトニック結晶などの他のシステムにも適用できます。

このテクニックを習得すると、適切に実行すれば3時間で完了します。この手順を試行する際は、アレイのセットアップの位置合わせ、および反射率分光法の偏光と角度を確認することを忘れないでください。この技術は、その開発後、フォトルミネッセンスの分野の研究者が、樹脂の増強の分野で表面プラズマ増強蛍光を探求する道を開きました。

このビデオを見れば、発光体と周期アレイから生じる表面プラズマポラリトンとの間の励起と結合率を決定する方法について十分に理解できるはずです。