РАБОТА СОТРУДНИКОВ ЛНБИ И ЛГФН ПО СОЗДАНИЮ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ВОДОРОДНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ СРЕДЫ ОПУБЛИКОВАНА В JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C

Международный журнал Journal of Physical Chemistry C опубликовал работу сотрудников лабораторий нано-биоинженерии (ЛНБИ) и гибридных фотонных наноматериалов (ЛГФН) НИЯУ МИФИ.

В статье Виктора Кривенкова, Павла Самохвалова, Игоря Набиева и Юрия Раковича “pH-Sensing platform based on light–matter coupling in colloidal complexes of silver nanoplates and J-aggregates” представлены результаты разработки нового метода анализа водородного показателя среды с использованием эффекта сильной связи свет — вещество в наногибридных плазмон-экситонных комплексах.

Авторами были созданы коллоидные комплексы из серебряных нанопластин, покрытых оболочкой J-агрегатов цианинового красителя JC-1 (коммерческое название). Под действием внешнего электромагнитного излучения, при соблюдении резонансных условий, в серебряных наноластинах реализуются продольные колебания электронной плотности — локализованные плазмоны, что позволяет концентрировать энергию электромагнитного поля в объеме плазмонной моды (примерно равном объему самой нанопластины). Такая сверхвысокая концентрация плотности фотонных состояний позволяет реализовать эффект связи свет — вещество с оптическими переходами в молекулах, расположенных в объеме плазмонной моды. J-агрегаты цианиновых красителей характеризуются уникальной оптической полосой (так называемой J-полосой), которая соответствует образованию экситонного состояния, а соответствующий экситонный переход обладает очень большим значением дипольного момента.

Использование J-агрегатов цианинового красителя JC-1 с уникально большим значением дипольного момента экситонного перехода позволило исследователям достичь режима сильной связи свет — вещество (между плазмонной модой и экситонным переходом). В оптическом спектре полученных комплексов наблюдались как эффект расщепления Раби, связанный с образованием гибридных поляритонных полос в спектре экстинкции комплексов, так и эффект индуцированной прозрачности, представляющий собой спектральный провал в области максимума спектра плазмонной моды.

Ученые обнаружили, что при изменении pH среды, в которой находятся созданные комплексы, происходит сильное изменение выраженности эффектов связи свет — вещество на спектр экстинкции комплексов. Ученые объяснили данный эффект изменением дипольного момента экситонного перехода из-за изменения структуры J-агрегатов при изменении pH. Обнаруженная особенность позволила отслеживать изменение pH среды в очень широком диапазоне — от 11 до 2, — что значительно превышает диапазоны, достигаемые другими оптическими методами. Эти результаты могут быть использованы в широком спектре технических и хозяйственных применений — как в области сельского хозяйства, так и в областях биомедицины, биохимии и экологического мониторинга.

Контакты:

Научный сотрудник, к.физ.-мат.н. В.А. Кривенков (vkrivenkov@list.ru)

Директор по внешним связям М.Г. Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru)

Лаборатория нано-биоинженерии (www.lnbe.mephi.ru)

Лаборатория гибридных фотонных наноматериалов (http://lpnm.mephi.ru/index.php/ru/)

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31