Металлодиэлектрические наноструктуры для усиления молекулярной флуоресценции
В металлодиэлектрических наноструктурах с размером металлических неоднородностей порядка 10-100 нм возникает сильная локальная концентрация электромагнитного излучения на частоте возбуждающего (первичного) и испущенного (вторичного) излучения одновременно со значительным возрастанием скорости безызлучательных переходов (тушение флуоресценции). Рассмотрены общие принципы использования металлодиэлектрических наноструктур для усиления флуоресценции и представлены результаты экспериментальной реализации этих принципов для органических молекул, включая биомолекулы, меченные флуоресцентными маркерами.
1. V. M. Shalaev. Nonlinear Optics of Random Media: Fractal Composites and Metal-Dielectric Films, 158, Springer Science & Business Media (1999)
2. M. I. Stockman, D. J. Bergman, C. Anceau, S. Brasselet, J. Zyss. Phys. Rev. Lett., 92, N 5 (2004) 057402
3. E. M. Purcell. Phys. Rev., 69 (1946) 681
4. S. V. Gaponenko. Phys. Rev. B, 65 (2002) 140303
5. S. V. Gaponenko, D. V. Guzatov. Chem. Phys. Lett., 477, N 4-6 (2009) 411—414
6. K. Kneipp, M. Moskovits, H. Kneipp. Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications, Springer Science & Business Media (2006)
7. C. D. Geddes, J. R. Lakowicz. J. Fluoresc., 12 (2002) 121—129
8. J. F. Li, C. Y. Li, R. F. Aroca. Chem. Soc. Rev., 46, N 13 (2017) 3962—3979
9. C. Zhan, X. J. Chen, J. Yi, J. F. Li, D. Y. Wu, Z. Q. Tian. Nature Rev. Chem., 2, N 9 (2018) 216—230
10. O. Kulakovich, N. Strekal, A. Yaroshevich, S. Maskevich, S. Gaponenko, I. Nabiev, U. Woggon, M. Artemyev. Nano Lett., 2, N 12 (2002) 1449—1452
11. P. P. Pompa, L. Martiradonna, A. D. Torre, F. D. Sala, L. Manna, M. De Vittorio, F. Calabi, R. Cingolani, R. Rinaldi. Nature Nanotechnol., 1, N 2 (2006) 126—130
12. J. T. Van Wijngaarden, M. M. Van Schooneveld, C. de Mello Donega, A. Meijerink. Europhys. Lett., 93, N 5 (2011) 57005
13. N. Strekal, V. Oskirko, A. Maskevich, S. Maskevich, J.-C. Jardillier, I. Nabiev. Biopolymers (Biospectroscopy), 57, N 6 (2000) 325—328
14. V. V. Klimov, M. Ducloy, V. S. Letokhov. Euro. Phys. J. D, 20 (2002) 133—148
15. V. V. Klimov, D. V. Guzatov. Quant. Electron., 37 (2007) 209
16. V. V. Klimov, V. S. Letokhov. Laser Phys., 15 (2005) 61—73
17. Д. В. Гузатов. Влияние нанообъектов сложной конфигурации на характеристики спонтанного испускания атомов и молекул, дис. ... д-ра физ.-мат. наук, Гродно (2019)
18. В. В. Климов. Наноплазмоника, Москва, Физ.-мат. лит. (2009)
19. K. Li, M. I. Stockman, D. J. Bergman. Phys. Rev. Lett., 91, N 22 (2003) 227402
20. Z. B. Wang, B. S. Luk'yanchuk, W. Guo, S. P. Edwardson, D. J. Whitehead, L. Li, Z. Liu, K. G. Watkins. J. Chem. Phys., 128, N 9 (2008) 094705
21. Р. А. Дынич, А. Н. Понявина, В. В. Филиппов. Журн. прикл. спектр., 76 (2009) 746—751
22. D. V. Guzatov V.V. Klimov. New J. Phys., 13, N 5 (2011) 053034
23. Q. H. Park. Contemporary Phys., 50, N 2 (2009) 407—423
24. L. Novotny, N. Van Hulst. Nature Photon., 5, N 2 (2011) 83—90
25. А. Е. Краснок, И. С. Максимов, А. И. Денисюк, П. А. Белов, А. Е. Мирошниченко, К. Р. Симовский, Ю. С. Кившарь. Успехи физ. наук, 183, N 6 (2013) 561—589
26. D. V. Guzatov, S. V. Vaschenko, V. V. Stankevich, A. Ya. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. V. Gaponenko. J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 10723—10733
27. D. V. Guzatov, S. V. Gaponenko, H. V. Demir. AIP Adv., 8, N 1 (2018) 015324
28. D. V. Guzatov, S. V. Gaponenko, H. V. Demir. Plasmonics, 13 (2018) 2133—2140
29. S. V. Gaponenko, H. V. Demir. Applied Nanophotonics, Cambridge, Cambridge University Press (2018)
30. S. V. Gaponenko, D. V. Guzatov. Proc. IEEE, 108 (2020) 704—720
31. O. Kulakovich, N. Strekal, M. Artemyev, A. Stupak, S. Maskevich, S. Gaponenko. Nanotechnology, 17, N 20 (2006) 5201—5206
32. O. C. Кулакович, Н. Д. Стрекаль, М. В. Артемьев, А. П. Ступак, С. А. Маскевич, С. В. Гапоненко. Журн. прикл. спектр., 73 (2006) 797—800
33. P. Anger, P. Bharadwaj, L. Novotny. Phys. Rev. Lett., 96, N 11 (2006) 113002
34. D. V. Guzatov, S. V. Gaponenko, H. V. Demir. Z. Phys. Chem., 232, N 9-11 (2018) 1431—1441
35. M. H. Chowdhury, K. Ray, S. K. Gray, J. Pond, J. R. Lakowicz. Analyt. Chem., 81, N 4 (2009) 1397—1403.
36. A. A. Lizunova, D. Malo, D. V. Guzatov, I. S. Vlasov, E. I. Kameneva, I. A. Shuklov, M. N. Urazov, A. A. Ramanenka, V. V. Ivanov. Nanomaterials, 12, N 22 (2022) 4051
37. L. Trotsiuk, A. Muravitskaya, O. Kulakovich, D. Guzatov, A. Ramanenka, Y. Kelestemur, H. V. Demir, S. Gaponenko. Nanotechnology, 31, N 10 (2019) 105201
38. Y. Chen, K. Munechika, I. Jen-La Plante, A. M. Munro, S. E. Skrabalak, Y. Xia, D. S. Ginger. Appl. Phys. Lett., 93 (2008) 053106
39. O. Kulakovich, L. Gurinovich, Hui Li, A. Ramanenka, L. Trotsiuk, A. Muravitskaya, J. Wei, Hongbo Li, N. Matveevskaya, D. Guzatov, S. Gaponenko. Nanotechnology, 32, N 3 (2020) 035204
40. И. В. Коктыш, Я. И. Мельникова, О. С. Кулакович, А. А. Романенко, С. В. Ващенко, А. О. Муравицкая, С. В. Гапоненко, С. А. Маскевич. Журн. прикл. спектр., 87, № 5 (2020) 808—815
41. Z. W. Lei, M. Liu, W. Ge, X. F. Yang, J. F. Chen, Y. Lu. J. Lumin., 206 (2019) 359—363
42. A. Muravitskaya, O. Kulakovich, P. M. Adam, S. Gaponenko. Phys. Status Solidi (b), 255, N 4 (2018) 1700491(1—5)
43. S. Vaschenko, A. Ramanenka, O. Kulakovich, A. Muravitskaya, D. Guzatov, A. Lunevich, Y. F. Glukhov, S. Gaponenko. Proc. Eng., 140 (2016) 57—66
44. N. Strekal, O. Kulakovich, V. Askirka, I. Sveklo, S. Maskevich. Plasmonics, 4, N 1 (2009) 1—7
45. R. I. Nooney, O. Stranik, C. McDonagh, B. D. MacCraith. Langmuir, 24, N 19 (2008) 11261(1—7)
46. https://patents.google.com/patent/US8318087B2/en. Date of access: 14.03.2023
47. P. C. Lee, D. Meisel. J. Phys. Chem., 86 (1982) 3391—3395
48. O. Kulakovich, A. Scherbovich, I. Koktysh, Y. Melnikova, A. Ramanenka, S. Gaponenko, S. Maskevich. Z. Phys. Chem., 236, N 11-12 (2022) 1603—1615
49. C. Hirtz, J. Vialaret, A. Gabelle, N. Nowak, Y. Dauvilliers, S. Lehmann. Sci Rep., 6 (2016) 25162