表面等離激元光場調控非線性上轉換髮光的強度和偏振

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利用貴金屬納米結構的表面等離激元調控熒光材料發光特性一直是一個熱點研究領域。表面等離激元可以有效的提升熒光材料的吸收截面和輻射速率，從而大大增強熒光發光效率。近些年來，人們進一步發現非對稱的金屬納米結構不僅可以增強熒光材料發光，同時還可以起到類似光學納米天線的作用，使得熒光定向發射並改變其偏振性。

最近，香港理工大學雷黨願研究組使用具有雙等離激元共振模式的金棒-二氧化硅核殼納米顆粒來增強自身量子效率較低的鉺鐿共摻的氟化鈣上轉換納米晶的發光效率。通過精確控制二氧化硅殼層的厚度，他們獲得了高達7倍的紅色上轉換髮光增強和3倍的綠色發光增強，從而顯著提高了海拉細胞的多光子熒光成像對比度，表明這種複合納米結構可以作為有效的非線性熒光探針應用於高對比度的生物成像領域。更重要的是，他們還發現所合成的納米結構有獨特的偏振調控特性：紅色發光的偏振方向始終和金棒長軸方向一致，然而綠色發光偏振方向隨著激發光偏振方向而改變。通過結合福斯特共振能量轉移理論和三維電動力學模擬，他們發現這種獨特的偏振響應來源於上轉換納米晶中的發光偶極子和金棒自身兩種不同局域表面等離激元偶極子的耦合作用。他們的研究結果不但在精確調控上轉換髮光領域內開創了一條新的道路，而且有助於發展一系列基於上轉換材料的生物成像和感測應用，同時也將促進上轉換材料在偏振激發下的光譜研究和基於偏振敏感的納米光電探測器的應用。

這一成果近期發表在Light: Science & Applications上，文章的第一作者是香港理工大學碩士研究生何吉駿，通訊作者為雷黨願博士。

該論文作者為：Jijun He, Wei Zheng, Filip Ligmajer, Chi-Fai Chan, Zhiyong Bao, Ka-Leung Wong, Xueyuan Chen, Jianhua Hao, Jiyan Dai, Siu-Fung Yu and Dang Yuan Lei

Plasmonic enhancement and polarization dependence of nonlinear upconversion emissions from single gold nanorod@SiO2@CaF2:Yb3+,Er3+hybrid core–shell–satellite nanostructures

Light Sci. Appl.,2017,6, e16217, DOI: 10.1038/lsa.2016.217

導師介紹

雷黨願

http://www.x-mol.com/university/faculty/39461

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