論文の概要: Optically Switchable Fluorescence Enhancement at Critical Interparticle Distances

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11541v4
• Date: Thu, 10 Jul 2025 09:00:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-11 14:32:07.974871
• Title: Optically Switchable Fluorescence Enhancement at Critical Interparticle Distances
• Title（参考訳）: 臨界粒子間距離における光スイッチング可能な蛍光強調
• Authors: Arda Gulucu, Emre Ozan Polat,
• Abstract要約: プラズモニックナノ構造は、蛍光増強剤として使用される電場局在を提供する。 近距離での非放射エネルギー移動は、不均一媒質による発光スペクトルの上昇を抑制する。 臨界距離に配置した銀ナノ粒子 (AgNP) にコリメート光を照射することにより, 蛍光強度を7倍に向上させる活性蛍光増強スイッチを模擬した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Plasmonic nanostructures provide electric field localization to be used as a fluorescence enhancement tool for the closely located fluorophores. However, metallic structures exhibit non-radiative energy transfer at close proximity, which suppresses the boost in the photoluminescence spectrum due to inhomogeneous medium. Compensation to non-radiative losses is fundamentally restricted, therefore defining the critical interparticle distances, where the fluorescence enhancement is detectable hold utmost importance for device applications. In this work, we numerically identified the critical interparticle distances of a metal nanoparticle (MNP) and quantum emitters (QEs) with angstrom resolution by analyzing the interplay between quantum yield and non-radiative decay. By engaging a collimated light application on silver nanoparticle (AgNP) placed at a critical distance, we simulated an active fluorescence enhancement switch yielding observable 7-fold increase in fluorescence intensity. The provided free space simulation includes the complete response of AgNP with retardation and higher order multi-polar effects for which the previous analytical works fall short. While the model bridges the absorption and emission spectra via corresponding Stokes shift values and presents a general approach for the interaction of QEs and MNPs in Rayleigh regime, it can be extended to Mie regime for larger QEs and can be modified for dielectric device environment.
• Abstract（参考訳）: プラズモニックナノ構造は、近接したフルオロフォアの蛍光増強ツールとして使用される電場局在を提供する。 しかし、金属構造は近接して非放射エネルギー移動を示し、不均一媒質による発光スペクトルの上昇を抑制する。 非放射能損失に対する補償は基本的に制限されているため、蛍光の増強が検出可能な臨界粒子間距離を定義することは、デバイスアプリケーションにとって最重要となる。 本研究では, 金属ナノ粒子 (MNP) と量子エミッタ (QEs) の臨界粒子間距離をアングストローム分解能で数値的に同定し, 量子収率と非放射崩壊の相互作用を解析した。 臨界距離に設置した銀ナノ粒子 (AgNP) にコリメート光を照射することにより, 蛍光強度を7倍に向上させる活性蛍光増強スイッチを模擬した。 得られた自由空間シミュレーションは、遅延を伴うAgNPの完全な応答と、以前の分析作業が不足する高次多極効果を含む。 このモデルはストークスシフト値を介して吸収スペクトルと放射スペクトルを橋渡しし、レイリー系におけるQEsとMNPsの相互作用に対する一般的なアプローチを示すが、より大きなQEsのためにミエ系に拡張することができ、誘電体環境のために修正することができる。

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