任意介质中的共振能量转移：超越点偶极近似

摘要： 在这项工作中，我们对任意非均匀色散介质中超越偶极近似的给体/受体共振能量转移（RET）进行了全面的理论和计算研究。该理论方法将粒子（分子或纳米颗粒）间RET的F?rster理论扩展到给体和/或受体的高阶多极跃迁在能量转移过程中起重要作用的情况。在我们的新公式中，能量转移矩阵元由完全量子电动力学表达式确定，但其评估仅需经典电动力学计算。通过时域电动力学方法（TED），矩阵元评估涉及由给体产生并在受体位置处计算的电场和磁场，包括与给体的跃迁电偶极子、电四极子和磁偶极子相关的场，以及受体对电场和磁场以及电场梯度的响应。作为新公式优势的例证，我们以真空中的512原子硫化铅（PbS）量子点作为给体/受体，以及具有设计跃迁多极的球形纳米颗粒（玩具模型）测试了我们的方法。这包括对多极之间干涉对能量转移速率影响的分析。结果表明，与传统F?rster偶极理论存在重要偏差，这些偏差即使在真空中也很重要，但与等离子体纳米颗粒的相互作用可能会放大这些偏差。