Cascaded plasmon-plasmon coupling mediated energy transfer across stratified metal-dielectric nanostructures.
Cascaded plasmon-plasmon coupling mediated energy transfer across stratified metal-dielectric nanostructures.
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DOI：
10.1038/srep34086
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发表时间：
2016-10-04
影响因子：
4.6
通讯作者：
Sun XW
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Golmakaniyoon S;Hernandez-Martinez PL;Demir HV;Sun XW
表面等离子体（SP）耦合已成功应用于传统夹层供体-金属膜-受体配置中的激子-等离子体-激子耦合的非辐射能量转移。然而，这些结构缺乏所需的效率，并且由于能量损失高而导致光电发射性能较差。在这里，我们证明分层结构中的级联激子-等离子体-等离子体-激子耦合能够实现有效的能量转移机制。与单金属膜配置相比，金属-电介质和电介质-金属界面处的表面等离子体激元模式的重叠允许强交叉耦合。所提出的结构已通过金属-电介质-金属-受体分层纳米结构附近的振荡偶极子的分析建模和数值模拟得到证明。与理论和数值结果一致，实验测量证实与供体-金属-受体结构相比，供体-金属-电介质-金属-受体中的等离激元共振能量转移增强至少50%。级联等离激元-等离激元耦合使激子通过金属结构的传输达到创纪录的高效率。
Surface plasmon (SP) coupling has been successfully applied to nonradiative energy transfer via exciton-plasmon-exciton coupling in conventionally sandwiched donor-metal film-acceptor configurations. However, these structures lack the desired efficiency and suffer poor photoemission due to the high energy loss. Here, we show that the cascaded exciton-plasmon-plasmon-exciton coupling in stratified architecture enables an efficient energy transfer mechanism. The overlaps of the surface plasmon modes at the metal-dielectric and dielectric-metal interfaces allow for strong cross-coupling in comparison with the single metal film configuration. The proposed architecture has been demonstrated through the analytical modeling and numerical simulation of an oscillating dipole near the stratified nanostructure of metal-dielectric-metal-acceptor. Consistent with theoretical and numerical results, experimental measurements confirm at least 50% plasmon resonance energy transfer enhancement in the donor-metal-dielectric-metal-acceptor compared to the donor-metal-acceptor structure. Cascaded plasmon-plasmon coupling enables record high efficiency for exciton transfer through metallic structures.
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