СПЕКТРЫ ОТРАЖЕНИЯ СТРУКТУР МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК (J-АГРЕГАТ) НА ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОНАХ (КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ)

,

Саратовский государственный университет им.

E-mail: *****@***ru ; Vasily. *****@***ru

В современной науке интерес к поверхностным плазмонам обусловлен возможностью обширного применения этого явления как при моделировании и решении ряда задач современной нанооптики, так и для последующего проектирования оптоэлектронных устройств на поверхностных плазмонах. Уникальные свойства поверхностных плазмонов позволяют описывать это явление как одно из перспективнейших направлений развития нанооптики [1-4].

В последние годы значительный интерес представляют исследования взаимодействия поверхностных [5-6] и локализованных [6] плазмонов с экситонами в органических соединениях.

В частности, на наш взгляд, весьма актуальным является исследование спектров отражения структур металл - J-агрегат на поверхностных плазмонах вследствие проявления эффектов взаимодействия поверхностных плазмонов с френкелевскими экситонами J-агрегатов органических красителей.

В данной работе проведено компьютерное моделирование спектров отражения структур стекло - металл – j-агрегат - вода на поверхностных плазмонах (в геометрии Кречмана). В ходе данного анализа проведено моделирование зависимостей коэффициента отражения от различных параметров. Моделирование проведено при использовании пакета программ MathCAD, где коэффициент отражения структур рассчитывался при использовании формул Френеля [5] для четырехслойной структуры и представляет собой три задачи, в которых в качестве третьего слоя взяты три разновидности цианиновых красителей: TC, OC и PIC. При расчете спектров отражения данных структур были использованы законы дисперсии для металла и красителей [6].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таблица 1. Параметры цианиновых красителей. Где: Е0 – частота перехода, соответствующая центру полосы поглощения; γ - ширина контура; f - приведенная сила осциллятора [6].

Краситель

Е0 (Эв)

γ (Эв)

f

λ (нм)

TC

2,68

0,066

0,9

462,6

OC

3,04

0,039

0,01

407,2

PIC

2,13

0,033

0,1

582,1

Рис. 1. Спектр коэффициента отражения в зависимости от длины волны падающего излучения при разных углах Θ. 4 слоя. (J-агрегат ТС).

В работе проведено моделирование для указанных структур, как для разных толщин слоев красителя, так и для разных углов падения излучения. В качестве примера на рисунке 1 представлен спектр коэффициента отражения четырехслойной структуры (стекло - металл – j-агрегат – вода) при разных углах падения излучения.

Как можно видеть из представленного рисунка, при использовании красителя J-агрегат в качестве одного из слоев в структуре с поверхностными плазмонами, в спектрах отражения наблюдаются два минимума, один из которых обусловлен плазмонным резонансом, другой - взаимодействием поверхностных плазмонов с экситонами красителя ТС.

В частности, по рисунку при угле Θ = 80*deg, можно оценить величину расщепления Раби [5-9] = 0,095 Эв.

Библиографический список

Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред. / Под ред. , . –М. : Наука, 1985. Климов .- М.:ФИЗМАТЛИТ, 2009.-480с Либенсон электромагнитные волны в оптике. //Сорос. Образ. Журнал. –1996. - №11. –Стр. 103-110. Либенсон электромагнитные волны оптического диапазона. //Сорос. Образ. Журнал.- 1996. - № 10. – Стр. 93-98. de Bruijn Helene E., Kooyman Rob P. H. , and Greve J. // Optics Communications. -1991. –P. 425-432 , Медведев плазмон-экситонного взаимодействия при поглощении и рассеяния света двухслойными наночастицами металл/J-агрегат// «Квантовая электроника». 2012. т. 42, № 8. Стр.x 701-717. Symonds C., Bonnand C., Plenet J. C., Brehier A., Parashkov R., Lauret J. S., E Deleporte and Belessa J. «Particularities of surface plasmon–exciton strong coupling with large Rabi splitting.»// New Journal of Physics - 2008. v.10, 065 Bellessa J., Bonnand C., and Plenet J. C. // «Strong Coupling between Surface Plasmons and Excitons in an Organic Semiconductor» // Physical revive letters – 2004. v. 93, №3. , «Оптические свойства трехслойных металлоорганических наночастиц с внешней оболочкой молекулярных J-агрегатов» // Квантовая электроника – 2013, т. 43, №11. Стр. .

Сведения об авторах

- профессор, д. ф.-м. н, г, E-mail: Vasily. *****@***ru

- магистрант, г,

E-mail: *****@***ru

Вид доклада: устный (/ стендовый)