Quantum engineering of the radiative properties of a nanoscale mesoscopic system

Nanoscale. 2024. Vol. 31. No. 31. P. 14899–14910.

Doronin I. V., Zyablovsky A. A., Andrianov E. S., Kalmykov A. S., Gritchenko A. S., Khlebtsov B. N., Wang S. -., Kang B., Balykin V., Мелентьев П. Н.

Несмотря на недавние достижения в квантовых технологиях, остается нерешённой проблема управления свойствами излучения света квантовых излучателей, используемых в многочисленных приложениях: большая спектральная ширина, низкая интенсивность, мерцание, фотодеградация, биосовместимость и т. д. В этой работе мы представляем теоретическое и экспериментальное исследование квантовых источников света – мезоскопических систем, состоящих из флуоресцентных молекул в тонком слое полидофамина, связанных с металлическими или диэлектрическими наночастицами. Полидофамины обладают многими привлекательными адгезивными и оптическими свойствами, которые обещают их использование в качестве принимающей среды для молекул красителей. Однако многочисленные попытки включить флуоресцентные молекулы в полидофамины потерпели неудачу, поскольку было показано, что полидофамин является очень эффективным гасителем флуоресценции посредством резонансного переноса энергии Фёрстера и/или фотоиндуцированного переноса электронов. Используя систему в качестве примера, мы демонстрируем новое понимание взаимодействия между молекулами и электромагнитными полями, тщательно формируя ее энергетические уровни посредством сильной связи молекул с металлическими наночастицами материя-волна. Мы показываем, что сильная связь эффективно подавляет тушение флуоресцентных молекул в полидофамине, открывая новые возможности для визуализации.

Ключевые слова: наноплазмоника, nanoplasmonics and nanophotonics, polydopamines, dye molecules, молекулы красителей, полидофамины