Stichting FOM
1 augustus 2011
Licht en materie efficiënter gekoppeld door stikstofdioxide
Onderzoekers van de groep Surface Photonics van FOM-instituut AMOLF
hebben in samenwerking met collega's van Holst Center IMEC aangetoond
dat het mogelijk is actief invloed uit te oefenen op de manier waarop
licht dat is opgevangen in een organisch materiaal, wisselwerkt met een
oppervlakkige polarisatiegolf in het onderliggende metaal. Directe
praktische toepassingen zijn bijvoorbeeld betere chemische en
biologische sensoren. Deze onderzoeksresultaten zijn op 28 juli
gepubliceerd in het vaktijdschrift ACS Nano.
vergroten Schematische voorstelling
Het experimentele systeem en de dispersieverhouding bij een koppeling
van ongeveer 1.77 eV (sterke koppeling)
Active layer = Actieve laag; Energy = Energie; Wavevector = Golfvector
Licht dat opgevangen wordt in een organisch materiaal veroorzaakt
excitonen: aangeslagen elektron-gat paren in het organische materiaal.
Oppervlakte plasmonpolaritonen zijn de samenhangende oscillaties van
elektronen op het oppervlak van een metaal. Actieve beheersing van de
koppeling tussen deze twee wordt mogelijk door aan de organische laag
een reactiegas toe te voegen. Wanneer stikstofdioxidemoleculen met de
organische moleculen reageren, wordt de excitonische laag 'sterker',
waardoor de koppeling van deze excitonen met de oppervlakte
plasmonpolaritonen in een laagje goud onder de organische laag eveneens
sterker wordt. Doordat deze interactie omkeerbaar is, biedt deze een
veelzijdige manier om de mate van koppeling tussen licht en materie te
regelen.
De mogelijkheid om een systeem een bepaalde mate van koppeling mee te
geven, heeft zowel fundamentele gevolgen als praktische toepassingen.
In fundamenteel opzicht geeft deze beheersing een beter kwantitatief
inzicht in de koppeling dan eerder voor dergelijke systemen mogelijk
was. In meer praktisch opzicht is aangetoond dat het veranderen van de
koppeling gevolgen heeft voor de snelheid van oppervlakte
plasmonpolaritonen.
Dit onderzoek maakt deel uit van het FOM Industrial Partnership
Programme 'Improved solid-state light sources' van FOM en Philips.
NanoNext heeft dit ondersteunt.
Contact
Audrey Berrier of Jaime Gómez Rivas, FOM Institute AMOLF, p.a. Philips
Research Laboratories Eindhoven, High Tech Campus 4, 5656 AE Eindhoven,
Telefoon +31 (0)40 274 23 49.
Referentie
'Active Control of the Strong Coupling Regime between Porphyrin
Excitons and Surface Plasmon Polaritons',
Audrey Berrier; Ruud Cools; Christophe Arnold; Peter Offermans;
Mercedes Crego-Calama; Sywert Brongersma; Jaime Gómez-Rivas
ACS Nano (2011), doi: 10.1021/nn201077r