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集体等离子体共振增强发射的超分辨率成像

DOI：10.1021/acsnano.9b00132 期刊：ACS Nano 出版年份：2019 更新时间：2025-11-25 10:30:42
摘要： 等离子体粒子阵列因其集体行为而具有卓越的光学特性，能够产生线宽极窄的共振峰，并在周围介质中激发出远距离增强的电场。这类共振可用于强光-物质耦合、传感、激光发射、光捕获、非线性纳米光子学及固态照明等领域。然而，由于等离子体粒子阵列的晶格常数与其共振波长相当，采用衍射极限方法无法解析点偶极子与等离子体粒子阵列间的相互作用。本研究利用随机超分辨显微技术，以约20纳米的面内分辨率绘制了单个荧光分子与等离子体粒子阵列耦合时的增强发射图谱。我们发现扩展晶格共振对发射体的自发衰减率影响甚微，但可有效增强发射光的耦合输出效率与方向性。该成果可为未来基于等离子体粒子阵列的光学器件设计提供理论指导。
作者： Ruben F. Hamans，Matteo Parente，Gabriel W. Castellanos，Mohammad Ramezani，Jaime Gómez Rivas，Andrea Baldi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

在单元格层面研究点偶极子与等离子体粒子阵列的相互作用，以理解与等离子体粒子阵列耦合的单个荧光分子的增强发射现象。

研究成果

该研究表明，随机超分辨率显微镜结合时域有限差分（FDTD）模拟可用于研究纳米尺度上与等离子体粒子阵列耦合的单分子增强发射现象。研究发现，集体共振能够调控发射体的辐射模式以实现定向发射，这为基于等离子体粒子阵列的光学器件理性设计提供了依据。

研究不足

该研究受限于随机超分辨率显微技术的分辨率，以及解析观测到的发射增强中不同贡献因素的复杂性。

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