Name: 여기 및 빛 방출 및 표면 플라스몬 Polaritons 사이 요금 커플링 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-21T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 39 s
Description: 배우세요 표면 플라스몬 폴라리톤과 발광체 간 여기 및 결합 속도를 측정하는 간단한 주파수 영역 광학 방법을. 금속 주기 배열을 이용한 형광 증강 연구에 활용할 수 있습니다.

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이 연구는 직접 보조금 4053077 및 4441179, RGC 경쟁 배정 연구 보조금, 402812 및 14304314를 통해 홍콩의 중국 대학에 의해 지원 되었다 그리고 지역의 우수성 AoE/P-02/12.

1입니다. 간섭 리소 그래피의 설치
참고: 간섭 리소 그래피 주기적 배열을12를 조작 하는 데 사용 됩니다. 도식 설치 그림 1에서 같이 구축 다음과 같습니다.
<ol><li>13 X UV 렌즈 및 50 μ m의 작은 구멍을 통해 그것은 청소 하는 모드에 대 한 공간 필터를 기반으로 패스 HeCd 다중 모드 레이저에서 325 nm 레이저 초점.</li>
	<li>추가 필터링 분기 빛의 중앙 지역 두 2.5 cm 직경 홍 30 cm 떨어져 장소. 두 번째 아이리스 후 빔 직경 2.5 c m 이며 두 번째 아이리스에서 1 m 거리에서 &lt; 3 cm은 거리와 매우 느리게 증가입니다. 빛 조명을 거의 것으로 간주 됩니다. 참고: 두 번째 아이리스에서 출력 균일 육안으로 확인 해야 합니다.</li>
	<li>Lloyd의 거울 간섭계에 조명을된 빔 조종. 로이드의 설치는 프리즘 기반 샘플 홀더 및 5.04 cm 미러 위치 수직 그것에 포함 되어 있습니다. 직접 및 반사 조명과 함께 샘플 표면 패터 닝에 대 한 안정적인 서 파를 만듭니다. 프리즘 반사 방지 장치 역할을 합니다. 주: 서 파의 기간 P로 작성할 수 있습니다: <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq9.jpg"> , 여기서 λ = 325 nm와 α는 샘플 정상에 관하여 사건 각도 그림 1에서 같이. 입사 각도 로이드의 설치를 회전 하 여 조정 될 수 있습니다.</li>
</ol>2. 정기적인 배열 준비
참고: 샘플은 제조 업체에 의해 제안 된 표준 절차에 따라 준비. 모든 절차는 실 온에서 수행 됩니다.
<ol><li>1 cm2 유리 기판을 사용 하 여. 메탄올과 아세톤 초음파 목욕에서 각 10 분와 유리를 청소 하 고 먼지를 제거 하는 1 h 200 ° C에서 뜨거운 접시에 미리 구워.</li>
	<li>스핀-코트 5 nm 두꺼운 접착 층으로 유리 기판 및는 100 nm 두꺼운 부정적인 수 8 감광 제 2 단 회전 coater를.<ol>
<li>100에 가까운 두께 제어할 수 있도록 1:5 (v/v)의 비율에서 감마 Butyrolactone와 수-8 포토 레지스트를 희석 스핀 코팅 후 nm.</li>
		<li>3-5 방울 (0.2 mL) 유리 기판에 600 rpm 10 s와 1 분, 3600 rpm에서 스핀 접착 솔루션을 연속적으로 분배.</li>
		<li>같은 속도로 단계 2.2.1에서에서 2.2.2 5-7 (0.3 mL) 방울과 희석된 수-8의 단계를 반복 합니다. 참고: 접착 레이어는 포토 레지스트를 개발 하는 동안 벗기다 것 이다 있도록는 감광 유리 기판 사이의 접착을 향상 시킵니다. 수-8 층의 두께 농도 스핀 coater의 속도 의해 제어 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>1 분에 65 ° C와 95 ° C 플레이트에 샘플 prebake 오븐 여기 권장 하지 않습니다.</li>
	<li>간섭계에 프리즘을 샘플을 전송. 굴절율 매칭 오일 한 방울을 추가 (n = 1.45) 프리즘에 샘플을 첨부. 배치 가능한 거울에 가까운. 참고: 샘플 기름의 표면 장력으로 인해 프리즘 표면에 부착 되어. 기름의 굴절률 프리즘 및 유리 기판 방해에서 다시 반사 제거로 동일 하 게 선택 됩니다.</li>
	<li>2 차원 사각형 격자에 대 한 노출 노출 동시 직교 방향;와 두 번 샘플 즉, 샘플 하 고으로 두 번째 노출에 대 한 90도 회전. 감광 제 325 nm 빛에 노출 되 면 그것은 crosslinks 고 수-8 개발자에 의해 녹을 수 없습니다. 참고: 배열의 직경 D는 노출 시간을 조정 하 여 제어할 수 있습니다.</li>
	<li>열심히 구워 65 ° C와 영화 크래킹을 방지 하기 위해 2 분 동안 95 ° C에서 샘플.</li>
	<li>전체 샘플 분해 노출 되지 않은 지역에 지속적인 동요와 함께 2 분 동안 개발자에 젖어.</li>
	<li>샘플 1 분 오차를 헹 구 고 다음 압축 공기 건조 이소프로필 알코올에 담가. Nanohole 배열 다음 생산 됩니다.</li>
</ol>3. 금 필름 증 착 및 빛이 미터 코팅
<ol><li>스퍼터 링 증 착 시스템 Au 필름 증 착을 위한 더블 양면 테이프와 라디오 주파수 마의 샘플 홀더를 샘플을 연결 합니다.</li>
	<li>2 x 10-6 Torr 기본 압력 터보 분자 펌프를 사용 하 여 챔버를 펌프 하 고 다시 6 x 10-3 Torr 초고 순도 Ar 가스와 그것을 채우기.</li>
	<li>5 cm 직경 99.9 %Au 대상을 사용 하 고 샘플와 대상 사이의 셔터를 배치. 증 착 률을 줄이기 위해 낮은 전력 (50 W)를 사용 하 여 표면 거칠기에 뿐만 아니라. 셔터 폐쇄, 먼지를 제거 하는 10 분 동안 대상의 스퍼터 사전.</li>
	<li>20 분 동안 실 온에서 증 착 처리에 셔터를 엽니다. 필름 두께 100 nm plasmonic 시스템 광학 두께 없습니다 전송 되도록 정기적으로 입금 됩니다.</li>
	<li>샘플 준비가 되 면, 스핀 코트 발광 재료 유기 염료 등 양자 점 유의 얇은 층을 형성 하는 금속 표면에.<ol>
<li>Styryl 8 염료 참조9사용에 대 한 폴 리 비닐 알코올 폴리머 (PVA) 메탄올의 5 ml에서의 styryl 8, 500 µ g의 20 µ g을 분해.</li>
		<li>샘플 염료 솔루션의 3-5 방울 (0.2 mL)를 분배 하십시오 그리고 연속적으로 600 rpm 10 s와 1 분에 3600 rpm에 회전. 두께 80을 것으로 추정 된다 nm. 참고: 물 가용성 또는 불용 성 고분자 발광 재료의 종류에 따라 고정 자료로 사용할 수 있습니다. 그러나, 폴리머 photoluminescence 측정을 방해 하지 것 이다 그래야 비 브 이어야 한다. 폴리머 폴 리 비닐 알코올 (PVA) rhodamine 6g 등 수용 성 염료 및 styryl 8 해산에 대 한 것이 좋습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 반사율 측정 SPP 감소율을 결정 하기 위한
참고: 반사 분광학 편광 각도 해결 설치 그림 2에 표시 됩니다. 샘플 방위 각도 (3 단계) 뿐만 아니라 샘플 방향 (1 단계)와 탐지 각도 (단계 2) 독립적으로 변경에 대 한 3 개의 회전 단계와 각도 그것에 의하여 이루어져 있다.
<ol><li>광원으로 석 영 램프에서 광대역 하얀 빛을 사용 합니다. 다중 모드 광섬유 번들에 부부 먼저 고 일 직선상 얼굴 렌즈 (5 X 및 X 60)의 쌍에 의해 그것을 당기기. 샘플 방향을 변경 하 여 다른 사건 각 샘플에 광선을 밝히는. 분극 의존 측정용 샘플 전후 사건 편광판 및 검출 분석기의 쌍을 배치 합니다. 참고: 얼굴에 목표는 렌즈 시스템을 collimates 다중 모드 광섬유에서 백색 광원을 확장 역할을 합니다.</li>
	<li>다중 모드 광섬유를 사용 하 여 반사 반사는 분석기와 분광학을 위한 CCD 감지기에 연결 되어 있는 샘플에서 수집.</li>
	<li>신중 하 게 되도록 샘플 오리엔테이션 단계와 탐지 회전 단계 동심, 설치 프로그램을 정렬 , 즉., 그들의 회전 축이 일직선 상에.</li>
	<li>플랫 누구나 영화와 함께 설치를 보정. 다른 입사 각도에서 반사 스펙트럼을 측정 하 고 알려진된 누구나 유 전체 기능을 사용 하 여 프레넬 방정식에 의해 계산 된 이론적인 반사 스펙트럼과 그들을 비교. 두 데이터 집합의 오류 5% 미만으로 일관 되어야 합니다.</li>
	<li>설치 준비가 되 면는 선형 편광, p 또는 s, 다른 사건 각 샘플의 반사 스펙트럼을 측정 합니다. 입사 각도의 단계 크기는 0.5 ° 고 파장 분해능은 0.66 nm. 여러 사건 각도에서 스펙트럼을 수집, 제어 프로그램은 자동화 기계 동작, 셔터 제어, 데이터 수집, 배경 빼기, 등등을 포함 하 여 작성 된. 참고:이 단계는 계산 수행 됩니다. 프로그램은 요청 시 이용 가능. 필요한 경우 소스 코드에 대 한 해당 작성자에 게 이메일을 보내주시기 바랍니다.</li>
	<li>컨투어 플롯 모드 식별 및 감퇴 속도 확인을 위해 plasmonic 시스템의 분산 관계를 파장 및 사건 각 대 반사. 참고: 샘플 방위 각도 브 릴 루 앵 영역에서 위치를 찾는 것입니다. 예를 들어 정사각형 격자 샘플을 회전 샘플 azimuthally의 기간 중 사고 비행기와 평행 하다 고 Γ-X 방향으로 정의 합니다. 45 ° Γ M 방향을 정의 하는 샘플을 회전 합니다.</li>
	<li>편광 사건에서 설정 된 경우 사고 비행기 및 분석기 45 °-45 °, 직교, 또는 교차 편광, 반사 매핑 측정.</li>
	<li>P-편광과 직교 반사 스펙트럼을 추출 하 고 CMT9,,1213를 사용 하 여 그들을 맞는 SPPs의 감소율을 결정 하는 토론에 설명 된 대로.</li>
</ol>5. Photoluminescence 방출 전력 비를 결정 하기 위한 측정
참고: 각도 및 양극 화 해결 photoluminescence 설치는 그림 3에 표시 됩니다.
<ol><li>514 nm의 아르곤 이온 또는 633 nm HeNe 레이저와 광대역 광원을 교체 합니다. 레이저 라인 필터를 사용 하 여 전체 폭 절반 최대 (FWHM) 5 미만 nm 레이저를 괴기 하 게 청소 하 고 레이저 광선의 편광 상태를 제어 하는 반 파 접시를 놓습니다. 각도 탐지 단위 변경 되지 않습니다. 장소는 노치 필터 탐지 단위 오일안에 묻은 레이저 라인을 제거 하기 전에. 참고: 레이저의 파장 발광 재료의 종류에 따라 달라 집니다. 더 높은 광 양자 에너지 짧은 방출 파장을 가진 소재를 흥분 시키기 위해 필요 합니다.</li>
	<li>식 (2) &amp; (3)에 대 한 방출 전력 비율을 측정 하기 위해 두 가지 유형의 측정 실시: 탐지 및 사건 검색. 사건 및 탐지 검사 사이 상호 작용 결정에서 원조 <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq10.jpg"> , <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq11.jpg"> , <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq12.jpg"> , 및 <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq13.jpg"> .</li>
	<li>사건 검색, 입사 각도 지속적으로 다르지만 일반 샘플에 대해 탐지 각도 수정 합니다. 참고:이 단계는 계산 수행 됩니다. 이 구성에는 선택적으로 선택한 탐지 각도에서 방출의 변화를 모니터링 하는 동안 종속 사건 각도 들어오는 SPPs 흥분. 즉, 방출 입사 각도 방정식을 식 (1)에 일치 하는 단계를 충족 하는 때 증가 한다.<ol>
<li>컨투어 플롯 photoluminescence 스펙트럼 파장 및 사건 검색 매핑 입사 각도 대 한. 다른 탐지 각도 대 한 매핑을 측정 하지만 상대 농도 같은 찾을 수 있습니다. 따라서, 사건 검색 방출 또는 단순히 여기 향상, 측정할 수 있는에 들어오는 SPPs의 효과 조사 <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq10.jpg"> 및 <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq11.jpg"> .</li>
	</ol>
</li>
	<li>검색 검색에 대 한 일반 샘플에 대해 입사 각도 수정 하지만 탐지 각도 다. 참고:이 단계는 계산 수행 됩니다.<ol>
<li>마찬가지로, 컨투어 플롯 photoluminescence 스펙트럼 파장 및 탐지 각도 수익률 감지 스캔 매핑. SPP 방출 SPPs의 방사선 감쇠에서 발생, 방출 강하게 의존 탐지 각도입니다. 따라서, 지속적인 여기에서 방출 증가 탐지 각 식 (1)을 충족 하는 경우. 이 방출 향상 프로브 구성과 결정 수 있습니다 <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq12.jpg"> 다른 α일 주문으로 그것은 잘 정의 된 탐지 각도 의존.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Okamoto, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-plasmon-enhanced+light+emitters+based+on+InGaN+quantum+wells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Surface-plasmon-enhanced light emitters based on InGaN quantum wells.</a> Nature Materials. 3 (9), 601-605 (2004).</li>
<li>Akselrod, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leveraging+Nanocavity+Harmonics+for+Control+of+Optical+Processes+in+2D+Semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Leveraging Nanocavity Harmonics for Control of Optical Processes in 2D Semiconductors.</a> Nano Letters. 15 (5), 3578-3584 (2015).</li>
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<li>Huang, K. C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antenna+electrodes+for+controlling+electroluminescence%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Antenna electrodes for controlling electroluminescence.</a> Nature Communications. 3, 1005(2012).</li>
<li>Atwater, H. A., Polman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonics+for+improved+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Plasmonics for improved photovoltaic devices.</a> Nature Materials. 9 (3), 205-213 (2010).</li>
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<li>Cao, Z. L., Ong, H. C. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4811749">Determination of coupling rate of light emitter to surface plasmon polaritons supported on nanohole array.</a> Applied Physics Letters. 102 (24), 241109(2013).</li>
<li>Lin, M., Cao, Z. L., Ong, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+the+excitation+rate+of+quantum+dots+mediated+by+momentum-resolved+Bloch-like+surface+plasmon+polaritons%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Determination of the excitation rate of quantum dots mediated by momentum-resolved Bloch-like surface plasmon polaritons.</a> Optics Express. 25 (6), 6029-6103 (2017).</li>
<li>Nikolaev, I. S., Lodahl, P., Driel, A. F. V., Koenderink, A. F., Vos, W. L. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.75.115302">Strongly nonexponential time-resolved fluorescence of quantum-dot ensembles in three-dimensional photonic crystals.</a> Physical Review B. 75 (11), 115302(2007).</li>
<li>Cao, Z. L., Lo, H. Y., Ong, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+absorption+and+radiative+decay+rates+of+surface+plasmon+polaritons+from+nanohole+array%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Determination of absorption and radiative decay rates of surface plasmon polaritons from nanohole array.</a> Optics Letters. 37 (24), 5166-5168 (2012).</li>
<li>Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHaus%2C+HA+%22Waves+and+Fields+in+Optoelectronics%22">Waves and Fields in Optoelectronics</a>. , Prentice-Hall. Englewood Cliffs, N.J. (1984).</li>
</ol>

저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.

이 프로토콜에서 몇 가지 중요 한 단계가 있습니다. 첫째, 기계적 안정성은 시료 준비에 중요 합니다. 서 파 로이드의 설치 프로그램에 의해 생성 된 두 개의 조명 광선의 위상 차이에 민감한입니다. 따라서, 노출 시간 동안 어떤 진동 균일성과는 nanohole의 가장자리 선명도 저하 됩니다. 그것은 높은 진동 없는 환경, 예를 들면, 진동 격리 지원으로 광학 테이블에서 작동 하도록 것이 좋습니다. 또한, 고 출력 레이저는 또한 그것은 적절 하 게 노출 시간을 줄일 수 진동을 최소화 하기 위해 원하는. 둘째, pinhole 단계 1.1에서에서 제대로 선택 되어야 한다. 구멍 크기는 한쪽에 청소 모드를 수행 하려면 충분히 작은 여전히 큰 만큼 다른 쪽에 노출에 대 한 충분 한 전력을 전송 해야 한다. 50 μ m 작은 구멍 및 HeCd 다중 모드 레이저에 대 한 13 X 목표는 것이 좋습니다. 셋째, Lorentzian 선 모양을 직교 반사의은 유효한만 때p≈ rs, p 및 s-...

표면 플라스몬 중재 형광 (SPMF)는 상당한 관심을 받고 있다 최근1,2,,34,,56. 빛이 미터 plasmonic 시스템에 근접에서 배치는, 미터 및 표면 플라스몬 polaritons (SPPs) 사이 에너지를 전송할 수 있습니다. 일반적으로, 강한 plasmonic 필드 강하게 미터2의 흥분을 높일 수 있다. 동시에 방출 속도 또한 큰 밀도-의-미국 SPPs, 잘 알려진 퍼셀 효과3항복에 의해 만들어진 때문에 증가 했다. 이 두 프로세스는 SPMF 생산에 손에 손을 작동 합니다. SPMF 솔리드 스테이트 조명1,4,5및 바이오-탐지6, 수확 에너지에에서 다양 한 응용 프로그램을 자극 했다 집중 조사 중 현재 이다. 특히, 에너지 전송 속도 SPPs는 미터와 반대로, 즉, 에서 지식을 자극 및 요금, 커플링 이다 매우 중요. 그러나, 여기 및 방출 프로세스는 일반적으로 함께 얽혀 버린,이 부분에 대 한 연구는 아직 부족 한. 예를 들어 연구의 대부분만 방출 SPPs7하지 않고 단순히 비교 하는 구동 효율 비율을 결정 합니다. 여기 속도의 정확한 측정은 아직 없습니다. 다른 한편으로, 기존의 시간-해결 형광 일생 분광학 등 기법은 방출 과정의 역학을 공부 하 고 정기적으로 사용 되지만 그들은 총 감퇴 율8에서 연결 속도 분리 수 있습니다. 여기, 우리가 어떻게 하나 속도 방정식 모델 및 일시적인 결합된 모드 이론9,10결합 하 여 그들을 확인할 수 있습니다 설명 합니다. 놀랍게도, 우리는 여기와 요금 커플링 나타낼 수 있다 측정 수량, 각도 및 양극 화 해결 반사도 및 photoluminescence 분광학을 수행 하 여 액세스할 수 있는 발견. 우리가 먼저 윤곽을 수립 하 고 설명 자세히 계측. 이 방식은 전적으로 주파수 도메인 기반 및 초고속 레이저 등 시간 상관 단일 광자 카운터, 비싼 어렵고 때로는8, 를 구현 하는 모든 시간 해결 액세서리 필요 하지 않습니다. 11. 우리는 여기를 확인 하 고 결합 빛 방출 및 공명 충 치 사이 요금 사용 기술에이 기술을 예상.
정기적인 시스템에 SPMF 여기 브리핑입니다. 미터 들어오는 SPPs에 의해 흥분 수 어디 블로흐 같은 SPPs 생성 될 수 있습니다, 여기 효율 η 자발적인 방출 속도 Γr에 의해 특징, 직접 여기 및 방출, 주기적으로 plasmonic 시스템에 대 한 고 나가는 SPPs 통해 붕괴. 즉, 공명 여기에서 들어오는 SPPs는 미터를 재충전 하는 강한 plasmonic 필드를 만드는 생성 됩니다. 방출 흥분 되 면, 나가는 SPPs, 이후에 radiatively 멀리 필드에 사라지고, 어떤 향상 된 방출에 기한에 그들 로부터 에너지를 전송할 수 있습니다. 그들은 SPMF를 정의합니다. 간단한 2 레벨 미터, 여기를 참조 전자의 증가 전환 흥분된 상태를 지상에서 방출 광자 방출 파장 정의에서 함께 그라운드 상태에 다시 전자의 부패를 정의 하는 반면 으로 흥분 하 고 접지 상태 사이의 에너지 차이입니다. 여기 및 방출은 SPMF에 대 한 조건이 일치 하는 수신 및 발신 SPPs9 자극 방정식 유명한 단계를 수행 하는 데 필요한
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq1.jpg">(1)
어디 ε는는 εm 하는 유 전체와 금속 유 전체 상수, θ, φ는 사건 및 방위 각, P 배열의 기간, λ는 여기 또는 방출 파장 이며 m과 n의 순서를 지정 하는 정수 SPPs입니다. 여기, 레이저 광선의 평면에 wavevector 브래그 들어오는 SPPs 기세 일치 하 고 θ 그리고 φ 함께 정의에 전자 흡수를 향상 시키기 위해 SPPs 흥분에 대 한 지정 된 사건 구성 될 것입니다는 여기 파장 λ전. 마찬가지로, 방출, 나가는 SPPs 됩니다 반대로 브래그 빛 라인과 일치 하 고 각도 지금 방출 파장 λ그들에 가능한 방출 채널을 나타냅니다. 그러나 그것을 지적 하는, 그는 미터와 vectorial 전파 SPPs를 그들의 에너지를 몇 수 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq2.jpg"> 같은 크기는 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq3.jpg"> 하지만 서로 다른 방향으로 SPPs 멀리 필드 다음 식 (1) (m, n)의 다양 한 조합을 통해 부패 수 있습니다.
비율 방정식 모델 및 일시적인 결합된 모드 이론 (CMT)를 사용 하 여 우리는 여기 속도 Γ전, 즉, 방출 에너지 전송 속도 SPPs에서 찾을,9,,1213 으로 표현 될 수 있다
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq4.jpg">(2)
여기서 η는 들어오는 SPPs의 부재는 상기 직접 구동 속도, Γ덧셈 은 들어오는 SPPs의 총 감퇴 율 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq5.jpg"> Γabs 와 Γ방사선 저항 흡수 및 SPPs의 복사 감소율은 고 <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq6.jpg"> 와 들어오는 SPPs 없이 photoluminescence 전력 비는. 다른 한편으로, 커플링 속도 Γc, 즉, SPPs, 미터에서 에너지 전송 속도으로 작성할 수 있습니다.
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq7.jpg">(3)
Γr 은 직접 방출 속도 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/56735/56735eq8.jpg"> 는 photoluminescence 전력 비는 α 사이일 SPP 중재 부패와 직접 포트, 그리고 Γ방사선α 와 Γ덧셈 α일 포트에 대 한 복사 감소율 그리고 총 감퇴 율입니다. 우리는 모든 SPP 감소율 반사 분광학에 의해 측정 될 수 있다, 하는 동안 방출 전력 비율은 photoluminescence 분광학에 의해 결정 수 있습니다 나타납니다. 세부 정보는 공식의 참조9,10에서 찾을 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>SU-8</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2000.5</td><td></td></tr><tr><td>접착 용액</td><td>MicroChem</td><td>Omnicoat</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 Thinner (Gamma-Butyrolactone)</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2000 Thinner</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 Developer</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 Developer</td><td></td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Chemat Technology</td><td>KW-4A</td><td></td></tr><tr><td>HeCd laser</td><td>KIMMON KOHA CO., LTD</td><td>IK3552R-G</td><td></td></tr><tr><td>셔터</td><td>Thorlabs</td><td>SH05</td><td></td></tr><tr><td>샘플 준비용 대물</td>렌즈 <td>Newport</td><td>U-13X</td><td></td></tr><tr><td>핀홀</td><td>Newport</td><td>PNH-50</td><td></td></tr><tr><td>Iris</td><td>Newport</td><td>M-DI47.50</td><td></td></tr><tr><td>Prism</td><td>Thorlabs</td><td>PS611</td><td></td></tr><tr><td>샘플 준비를 위한 회전 스테이지</td><td>Newport</td><td>481-A</td><td></td></tr><tr><td>Supttering Deposition System</td><td>Homemade</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotation Stage 1</td><td>Newport</td><td>URM80ACC</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Stage 2</td><td>Newport</td><td>RV120PP</td><td></td></tr><tr><td>Rotation Stage 3</td><td>Newport</td><td>SR50PP</td><td></td></tr><tr><td>Detection arm</td><td>Homemade</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Quartz lamp</td><td>Newport</td><td>66884</td><td></td></tr><tr><td>Fiber Bundle</td><td>Newport</td><td>77578</td><td></td></tr><tr><td>측정용 대물렌즈</td><td>Newport</td><td>M-5X & M-60X</td><td></td></tr><tr><td>편광판 & 분석기</td><td>Thorlabs</td><td>GT15</td><td></td></tr><tr><td>다중 모드 광섬유</td><td>Thorlabs</td><td>BFL105LS02</td><td></td></tr><tr><td>분광계</td><td>Newport</td><td>MS260i</td><td></td></tr><tr><td>CCD</td><td>Andor</td><td>DV420-OE</td><td></td></tr><tr><td>514nm 아르곤 이온 레이저</td><td>스펙트럼 물리학</td><td>177-G01</td><td></td></tr><tr><td>633nm HeNe 레이저</td><td>Newport</td><td>R-32413</td><td></td></tr><tr><td>CdSeTe 양자점</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>q21061mp</td><td></td></tr><tr><td>폴리비닐 알코올 폴리머(PVA)</td><td>SIGMA-ALDRICH</td><td>363073</td><td></td></tr><tr><td>제어 프로그램</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW</td><td></td></tr></tbody></table>

여기 및 빛 방출 및 표면 플라스몬 polaritons 사이 요금 커플링

Determination of the Excitation and Coupling Rates Between Light Emitters and Surface Plasmon Polaritons

여기 고 커플링 시간 해결 기술을 사용 하지 않고도 금속 정기적인 배열에서 발생 하는 빛 방출 및 표면 플라스몬 polaritons (SPPs) 사이 속도 측정 하는 독특한 방법을 개발 했습니다. 우리가 간단한 광학 측정에 의해 측정 될 수 있는 수량에 의해 요금을 공식화 했습니다. 계측 각도 및 양극 화 해결 반사도 및 photoluminescence 분광학에 따라 여기에서 설명 합니다. 우리의 접근은 그것의 단순 일상적인 광학 및 몇몇 기계적인 단계 이며 따라서 대부분 연구 실험실의 매우 저렴 한 흥미로운.

Au 주기적 배열의 예로 그림 4a8인세트에서 주어진 다. 평면 뷰 SEM 이미지 샘플은 510의 기간으로 2 차원 사각 격자 원형 구멍 배열 표시 nm, 280의 구멍 깊이 nm, 그리고 140의 구멍 직경 nm. Γ X 방향을 따라 촬영 p-편광 반사 매핑 그림 4a에 표시 됩니다. 대시 선 방정식 eq. (1) 나타내는 일치 하는 단계에 의해 계산 됩니다 (m =-1, n = 0) SPPs는 흥분.
편광판 및 분석기 직각 위치에서 설정, 해당 반사 매핑 그림 4b에 표시 됩니다. 우리 참조 매핑을 선형 편광의 매핑을 배경 지금 제로가 아닌 공 진 반사는 분석...

이 프로토콜에는 여기를 확인 하 고 결합 빛 방출 및 정기적인 배열에서 발생 블로흐와 같은 표면 플라스몬 polaritons 사이 요금 계측을 설명 합니다.

여기 및 빛 방출 및 표면 플라스몬 Polaritons 사이 요금 커플링

We have developed a unique method to measure the excitation and coupling rates between the light emitters and surface plasmon polaritons (SPPs) arising ...

이 방법은 표면 플라즈몬 매개 형광과 같은 형광 향상의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 주파수 영역에서 표면 플라즈몬 매개 형광의 여기 및 감쇠 과정을 완전히 구별한다는 것입니다. 주기적 배열에 대한 기판을 준비합니다.이 실험에서는 1제곱센티미터의 유리 조각을 사용합니다. 메탄올과 아세톤의 초음파 수조에서 각각 10 분 동안 청소하십시오. 완료되면 섭씨 200도의 핫플레이트에 1시간 동안 올려 놓습니다.스핀 코팅 단계의 경우 천연 포토레지스트를 시너로 희석하고 접착 용액을 준비하십시오. 유리 기판을 스핀 코팅기로 옮기고 접착 용액을 3-5방울 떨어뜨립니다. 기판을 600rpm에서 10초 동안 회전한 다음 3, 600rpm에서 1분 동안 회전합니다.다음으로, 기판에 희석된 감광액 5-7방울을 떨어뜨립니다. 600rpm에서 10초 동안 기판을 스핀 코팅한 다음 1분 동안 3, 600rpm으로 코팅합니다. 완료되면 스핀 코팅된 샘플을 섭씨 65도의 핫플레이트로 옮기고 1분 동안 그대로 둡니다.그런 다음 샘플을 섭씨 95도의 핫플레이트로 옮기고 1분 더 그대로 둡니다. 핫플레이트에서 샘플을 Lloyd의 간섭계에 장착합니다. 이 설정에는 샘플 홀더용 프리즘이 있으며 수직인 거울이 있습니다.샘플에 굴절률 매칭 오일 한 방울을 사용하여 프리즘에 부착합니다. 샘플을 거울에 최대한 가깝게 놓습니다. 이 초기 방향에서 샘플을 노출시킵니다.그런 다음 2차원 정사각형 격자를 만들려면 프리즘에서 샘플을 90도 회전합니다. 두 번째 노출에도 동일한 노출 시간을 사용합니다. 샘플을 섭씨 65도의 핫플레이트에 2분 동안 다시 넣습니다.그런 다음 섭씨 95도 핫플레이트에 2분 동안 놓습니다. 다음으로, 지속적인 교반으로 2분 동안 현상액에 샘플을 담그십시오. 샘플을 회수하고 이소프로필 알코올에 1분 동안 담가 잔여물을 헹굽니다.RF 스퍼터링 증착 시스템을 사용하여 샘플에 100나노미터 금 필름을 넣습니다. 샘플이 준비되면 샘플과 스티릴 8 염료 준비물을 스핀 코터로 가져갑니다. 0.2 밀리리터 또는 3-5방울의 용액을 샘플에 분주합니다.이것을 스핀 코팅하여 약 80나노미터의 두께를 생성합니다. 반사율 측정의 경우 측각계를 사용합니다. 이 시스템은 석영 램프의 광대역 백색광을 사용합니다.다중 모드 광섬유 번들은 시준을 위해 빛을 대면 대물 렌즈로 투과합니다. 편광판과 셔터가 다음 경로에 있습니다. 이 조명은 3개의 독립적인 회전 단계가 있는 샘플 스테이지의 샘플을 비춥니다.검출 분석기는 샘플 단계 이후입니다. 또 다른 다중 모드 광섬유는 샘플에서 정반사를 수집하여 분광계와 CCD 카메라로 전송합니다. 설정을 정렬하고 보정한 후 자동화된 시스템을 설정하여 데이터를 수집합니다.자동화를 사용하여 다양한 입사각을 단계별로 진행하고 반사 스펙트럼을 수집합니다. 이러한 측정에서 입사각의 단계 크기는 0.5도입니다. 파장 분해능은 0.66나노미터입니다.직교 반사율을 측정하려면 설정을 변경합니다. 입사 편광판을 입사 평면을 기준으로 45도로 설정합니다. 입사 평면을 기준으로 분석기를 음의 45도로 설정합니다.다른 자동 측정을 진행합니다. 광발광 측정을 위해서는 설정을 다시 변경해야 합니다. 광대역 광원을 633 나노미터 헬륨 네온 레이저로 교체합니다.편광판 앞에 레이저 라인 필터를 놓습니다. 또한 셔터 뒤에 반파장 플레이트를 놓습니다. 분광계 전에 분석기에 대한 노치 필터를 교체하여 설정을 완료합니다.감지 각도를 고정하고 샘플 법선에 대해 입사각을 변경하여 자동화된 입사 스캔을 수행합니다. 표면 플라즈몬 폴라리톤은 입사각에 따라 달라지며 선택적으로 여기됩니다. 다음으로, 샘플 법선에 대한 입사각을 고정하고 감지 각도를 변경하여 감지 스캔을 수행합니다.이것은 삽입에 있는 금 어레이의 감마 X 방향을 따라 취해진 P-편광 반사율 매핑입니다. 점선은 위상 정합 방정식을 사용하여 계산되며, M이 음의 1과 같고 N이 0과 같음을 의미합니다. 이 반사율 맵은 편광판과 분석기가 직교 위치에 있을 때의 것입니다.이제 배경은 색상 맵의 파란색으로 표시된 대로 0입니다. 반사도 프로파일은 딥(dips) 대신 녹색으로 피크를 표시하는데, 이는 배경을 제거한 후 표면 플라즈마 폴라리톤(polariton)만 남기 때문입니다. 이것은 카드뮴, 셀레늄, 텔루라이드, 양자점 도핑된 PVA 폴리머, 어레이에 스핀 코팅된 것에 대한 감마 X를 따른 P-편광 반사율 매핑 및 직교 반사율 매핑입니다.또한 다음은 입사 및 감지 각도 광발광 측정을 위한 데이터입니다. 이 데이터는 발광체와 상주 캐비티 사이의 여기 및 결합 속도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법은 주기적 배열에서 형광 향상에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 메타물질 및 광자 결정과 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다.일단 숙달되면 이 기술을 제대로 수행하기만 하면 3시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 어레이 설정의 정렬과 반사율 분광기의 편광 및 각도를 확인하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 개발 후, 이 기술은 광발광 분야의 연구자들이 수지 향상 분야에서 표면 플라즈마 강화 형광을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.이 비디오를 시청한 후에는 주기 배열에서 발생하는 광 이미터와 표면 플라즈마 편광체 사이의 여기(excitation) 및 결합 속도를 결정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

determination-excitation-coupling-rates-between-light-emitters

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

Plasmonic 핀셋 및 광자 크리스탈 nanostructures는 광학 트래핑 마이크로 및 나노 입자의 효율성과 방향 제어에 유용 향상을 생산하기 위해 표시됩니다.

향상된 마이크로 및 Nanoparticle 조작에 대한 Plasmonic 및 광자 크리스탈 Nanostructures 활용

이 비디오는 단일 세포에서 단백질 분비물을 감지하기 위한 국소 표면 플라즈몬 공명 영상을 보여줍니다. 미세유체 설정과 펩타이드 결합 플라즈몬 나노구조 칩을 사용하여 공명 각도에서 반사광 강도의 변화는 단일 세포에서 분비된 단백질과의 상호 작용을 보여줍니다.

단일 세포에서 단백질 분비물을 감지하기 위한 국소 표면 플라즈몬 공명 이미징

우리는 디자인, 제조, 종래의 광전 에미 터에 비해 크기 높은 테라 헤르츠 파워 레벨의 두 가지 명령을 제공 플라즈몬 광전 방출의 실험 특성화하는 방법을 설명합니다.

Plasmonic의 광전 테라 헤르츠 터의 설계, 제작 및 실험 특성

은 나노 와이어는 표면 플라즈몬 형태로 전자와 광학 정보를 동시에 전송할 수 있습니다. 이러한 공유 회로를 실현하기 위한 절차가 여기에 설명되어 있으며, 두 정보 캐리어를 전파하는 데 있어서의 한계가 평가됩니다.

전류 운반은 나노와이어의 플라즈몬 수송 평가

포화 및 역포화 산란은 분리된 플라즈몬 입자에서 발견되었으며 초고해상도 현미경에서 새로운 비표백 대비 방법으로 채택되었습니다. 여기에서는 비선형 산란을 검출하고 추출하는 실험 절차와 포화 여기 현미경을 사용하여 해상도를 향상시키는 방법에 대해 자세히 설명합니다.

단일 플라즈몬 나노 입자에서 비선형 산란 측정

CdS 또는 ZnS의 반도체 쉘로 코팅된 균일한 금 나노 입자의 합성이 수행됩니다. 반도체 코팅은 먼저 황화은 쉘을 증착하고 은 양이온을 아연 또는 카드뮴 양이온으로 교환하여 수행됩니다.

합성, 특성 및 하이브리드 금 / CD 및 금 /은 ZnS 코어 / 쉘 나노 입자의 작용 화

이 프로토콜의 목표는 혈장 나노 입자 샘플의 제조를 위한 입증 된 접근법을 상세히 설명 하 고 차동 간섭 대비 (DIC) 현미경을 사용 하 여 단일 입자 분광학을 수행 하는 것입니다.

투과 형 Nomarski 타입 차동 간섭 콘트라스트 현미경을 사용 하 여 플라스 몬 Ic 나노 입자에 대 한 분광학 수행

포토닉 밴드 구조는 제한된 전자기 모드가 포토닉 크리스탈 내에서 전파되는 방식을 이해할 수 있게 해줍니다. 자기 원소를 통합하는 포토닉 크리스탈에서는 밀폐 및 공진 광학 모드와 같은 강화되고 수정된 자기 광학 활동이 수반됩니다. 우리는 푸리에 공간 현미경검사법에 의해 자기 광학 대역 구조를 추출하는 측정 절차를 기술합니다.

광나노구조체의 스펙트럼 및 각도 해결 된 자기 광학 특성 분석

본 프로토콜은 민감한 분자 검출을 위해 플라즈몬 나노입자를 조작하기 위해 광학 트래핑 및 표면 강화 라만 분광법(SERS)을 통합하는 편리한 접근 방식을 설명합니다. 응집제 없이 트래핑 레이저는 플라즈몬 나노입자를 조립하여 현장 분광 측정을 위한 표적 분석물의 SERS 신호를 향상시킵니다.

In Situ 표면 강화 라만 분광법 특성화를 위한 플라즈몬 나노입자의 광학 트래핑

이 논문은 편광에 민감한 이광자 현미경을 적용하여 표지가 없는 아밀로이드 상부구조-구형석 내의 국소 조직을 특성화하는 방법을 설명합니다. 또한 샘플을 준비 및 측정하고, 필요한 설정을 조립하고, 데이터를 분석하여 아밀로이드 섬유의 국소 조직에 대한 정보를 얻는 방법을 설명합니다.

Label-free Amyloid Structural Characterization을 위한 편광에 민감한 2광자 현미경

배우세요 표면 플라스몬 폴라리톤과 발광체 간 여기 및 결합 속도를 측정하는 간단한 주파수 영역 광학 방법을. 금속 주기 배열을 이용한 형광 증강 연구에 활용할 수 있습니다.

여기 및 빛 방출 및 표면 플라스몬 Polaritons 사이 요금 커플링

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