• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

ЗАВИСИМОСТЬ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛ КРАСИТЕЛЕЙ И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА ОТ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ КОМПОНЕНТОВ

Николаев, СВ, Пожар, ВВ, Дзюбенко, МИ, Николаев, КС
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина

E-mail: svn@ire.kharkov.ua

https://doi.org/10.15407/rej2018.03.077
Язык: русский
Аннотация: 

Предмет и цель работы. Известно, что добавление плазмонных наночастиц металлов в активные среды может быть использовано для улучшения излучательных характеристик среды. Однако актуальная с прикладной точки зрения проблема влияния соотношения компонентов на интенсивность флуоресценции нанокомпозитов недостаточно изучена и требует дополнительных исследований.

Методы и методология работы. В данной работе исследована флуоресценция растворов красителей Родамин 6G
и Родамин С в присутствии наночастиц серебра при разных длинах волн возбуждения. Изучено влияние концентрации компонентов смесей на коэффициент усиления флуоресценции молекул красителя.

Результаты работы. Показано, что в качестве обобщенного параметра, влияющего на флуоресцентные характеристики нанокомпозитов, можно рассматривать относительную оптическую плотность компонентов смеси, представляющую собой отношение оптической плотности нанодобавки к оптической плотности красителя на длине волны возбуждения. Величина относительной оптической плотности растет при увеличении концентрации наночастиц, уменьшении концентрации красителя или при возбуждении излучением, спектр которого расположен ближе к максимуму плазмонного резонанса наночастиц. В этом случае наблюдается возрастание коэффициента усиления флуоресценции. Если же спектр накачки далек от длины волны максимума плазмонного резонанса, концентрация нано-частиц низка, а концентрация красителя велика, то величина относительной оптической плотности мала, усиление флуоресценции становится незначительным, и даже может возникать ее тушение.

Заключение. Результаты проведенных исследований позволяют сформулировать общий подход к оценке влияния соотношения компонентов смесей, составленных из молекул красителей и металлических наночастиц, на интенсивность флуоресценции молекул флуорофора.

Ключевые слова: лазерный краситель, наночастицы, плазмонный резонанс, флуоресценция

Статья поступила в редакцию 14.05.2018
PACS: 33.50.Dq, 78.67.Sc
УДК 535.373.2+535.343.9
Radiofiz. elektron. 2018, 23(3): 77-84

Полный текст (PDF)

References: 
  1. Klimov V. V., Ducloy M., Letokhov V. S. Spontaneous emission of an atom in the presence of nanobodies. Quantum Electron. 2001. Vol. 31, N 7. P. 569–586. DOI:http://dx.doi.org/10.1070/QE2001v031n07ABEH002007
  2. Tam F., Goodrich G. P., Johnson B. R., Halas N. J. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence. Nano Lett. 2007. Vol. 7, Iss. 2. P. 496–501. DOI: 10.1021/nl062901x
  3. Fu Y., Zhang J., Lakowicz J. R. Plasmonic enhancement of single-molecule fluorescence near a silver nanoparticle. J. Fluoresc. 2007. Vol. 17, Iss. 6. P. 811–816. DOI:10.1007/s10895-007-0259-0
  4. Bharadwaj P., Novotny L. Spectral dependence of single molecule fluorescence enhancement. Opt. Express. 2007. Vol. 15, Iss. 21. P. 14266–14274. DOI: https:// doi.org/10.1364/OE.15.014266
  5. Guzatov D. V, Vaschenko S. V, Stankevich V. V., Lunevich A. Ya., Glukhov Y. F., Gaponenko S. V. Plasmonic Enhancement of Molecular Fluorescence near Silver Nanoparticles: Theory, Modeling, and Experiment. J. Phys. Chem. C. 2012. Vol. 116, Iss. 19. P. 10723−10733. DOI:10.1021/jp301598w
  6. Iosin M., Baldeck P., Astilean S. Plasmon-enhanced fluorescence of dye molecules. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam
    Interactions with Materials and Atoms
    . 2009. Vol. 267, Iss. 2. P. 403–405. DOI:https://doi.org/10.1016/ j.nimb.2008.10.055
  7. Chen Y., Munechika K., Ginger D. S. Dependence of Fluorescence Intensity on the Spectral Overlap between Fluorophores and Plasmon Resonant Single Silver Nanoparticles. 2007. Nano Lett. Vol. 7, N 3. P. 690–696. DOI:10.1021/nl062795z
  8. Anger P., Bharadwaj P., Novotny L. Enhancement and Quenching of Single-Molecule Fluorescence. Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 96, N 11. P. 113002 (4 p.). DOI:10.1103/PhysRevLett.96.113002
  9. Ragab Alaa El-din E. A., Gadallah A., Mohamed Mona B., Azzouz I. M. Effect of silver NPs plasmon on optical properties of fluorescein dye. Optics & Laser Technology. 2013. Vol. 52. P. 109–112. DOI:https://doi.org/10.1016/ j.optlastec.2013.04.007
  10. Ibrayev N. Kh., Zeinidenov A. K., Aimukhanov A. K.  The Influence of Silver Nanoparticles on the Stimulat-ed Luminescence of Rhodamine 6G SolutionsOptics and Spectroscopy. 2014. Vol. 117, Iss. 4. P. 540–544. DOI:https://doi.org/10.1134/S0030400X14100099    
  11. Суворова Т. И., Балбекова А. Н., Клюев В. Г., Латышев А. Н., Овчинников О. В., Смирнов М. С., Рыбалко A. M. Усиление люминесценции молекул красителей в присутствии серебряных наночастиц. Оптический журнал. 2012. Т. 79, № 1. P. 56–58.
  12. Locharoenrat K., Damrongsak P. Enhancement of fluorescence in inorganic dyes by metallic nanostructured surfaces. Ukr. J. Phys. Opt. 2016. Vol. 17, Iss. 1. P. 21–26. DOI:10.3116/16091833/17/1/21/2016
  13. Николаев С. В., Пожар В. В., Дзюбенко М. И., Николаев К. С. Влияние наночастиц серебра на интенсивность флуоресценции Родамина 6G и Сульфородамина 101. Радиофизика и электроника. 2016. Т. 7(21), № 2. С. 53–58. DOI:https://doi.org/ 10.15407/rej2016.02.053
  14. Andreev A. N., Lazarenko A. G. Measurement of par-ticle dimensions in colloidal solutions using the correlation spectroscopy technique. Telecommunications and Radio Engineering. 2013. Vol. 73, Iss. 18. P.1671–1678. DOI:10.1615/TelecomRadEng.v73.i18.60
  15. Владимиров Ю. А., Потапенко А. Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. М.: Высшая школа, 1989. 199 c.
  16. Dmitruk N. L., Malynych S. Z., Moroz I. E., Kurlyak V. Yu. Optical efficiency of Ag and Au nanoparticles. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2010. Vol. 13, N 4. P. 369–373.