В. Н. МОИСЕЕНКО, М. П. ДЕРГАЧЁВ, Т.В. ШвЕЦ, В. г. Швачич, И. В. Бессмертный
Днепропетровский национальный университет им. О. Гончара
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОГО РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ
И ВНЕШНЕГО РЕЗОНАТОРА НА СПЕКТРЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ НАНОКОМПОЗИТОВ
ОПАЛ – РОДАМИН 6G
Исследованы спектры люминесценции нанокомпозитов опал – родамин 6G с различной степенью упорядоченности структуры исходного опала. Выявлено увеличение интегральной интенсивности люминесценции с увеличением структурного разупорядочения. Для образцов с внешним открытым резонатором обнаружено селективное усиление и сужение полосы люминесценции.
Синтетические опалы, поры которых заполнены лазерными красителями, можно рассматривать как матрицу наноизлучателей, расположенных друг от друга на расстояниях порядка длины световой волны. Цель данной работы состояла в изучении влияния структурного разупорядочения исходных опалов и внешнего резонатора на спектр люминесценции красителя родамин 6G.
Степень упорядоченности структуры образцов определялась путем измерения ширины полосы брэгговского отражения от системы плоскостей {111}. Более широкая полоса в спектре отражения свидетельствовала о большей степени разупорядочения структуры опала. Наибольшее структурное разупорядочение имело место для образца №3 (рис. 1а). Спектры люминесценции, измеренные в геометрии “на отражение” под углом 400 к направлению [111] в одинаковых условиях, демонстрировали увеличение интегральной интенсивности по мере разупорядочения структуры опалов (рис. 1б). Положение максимума люминесценции находилось вблизи края фотонной стоп-зоны в образцах №1, 2 (положения стоп-зон в направлении наблюдения: 555 нм – 600 нм и 490 нм – 550 нм, соответственно), но было смещено в коротковолновую область относительно максимума люминесценции родамина 6G в растворе, в котором пропитывались исследуемые образцы (рис. 1б). Смещение максимума люминесценции можно объяснить как увеличением плотности оптических состояний вблизи границ стоп-зоны, так и структурой кластеров родамина 6G на поверхности глобул. Рост интенсивности люминесценции при структурном разупорядочении может быть обусловлен увеличением долимедленных фотонов возбуждающего излучения с диффузным характером распространения. Разделение и сужение полос люминесценции красителя при использовании внешнего резонатора обусловлено включением дополнительного механизма обратной связи (дополнительно к брэгговской распределенной обратной связи) и соответствующим увеличением эффективной добротности образца (рис. 2).
Рис. 1. Спектры отражения исходных образцов синтетических опалов (а)
и спектры люминесценции нанокомпозитов опал – родамин 6G этих же образцов (б), а также спектр люминесценции родамина 6G в спиртовом растворе (10-4 М) в оптической кювете (4)
