Измерение рассеяния нелинейности из Единого Плазмонное наночастицы

Изучение плазмоники привлекла большой интерес в связи с его применения в различных областях ^1-4. Один из наиболее изученных месторождений в плазмоники поверхности Плазмоника, в которых коллектив колебаний электронов проводимости пары с внешней электромагнитной волны на границе раздела между металлом и диэлектриком. Поверхностные Плазмоника была изучена для ее потенциального применения в оптике, субволновую биофотонике и микроскопии ^5,6. Сильный усиление поля в ультра-малых объема металлических наночастиц в связи с локализованной поверхностного плазмонного резонанса (LSPR) привлек широкое внимание не только из-за его исключительной чувствительности к размерам частиц, формы частиц, и диэлектрических свойств окружающей среды ^{7 -10,} но также из-за его способность стимулировать сути слабые нелинейные оптические эффекты ^11. Исключительная чувствительность LSPR является ценным для био-зондирования и около-тьфуметоды визуализации LD ^12,13. С другой стороны, усиливается нелинейность плазмонных структур могут быть использованы в фотонных интегральных схем в таких приложениях, как оптической коммутации и полностью оптической обработки сигналов ^14,15. Хорошо известно, что плазмонный поглощения линейно пропорциональна интенсивности возбуждения при низких уровней интенсивности. Когда возбуждение достаточно сильным, поглощение достигает насыщения. Интересно, при более высоких интенсивностях, поглощение снова возрастает. Эти нелинейные эффекты называются насыщаемым поглощения (SA), ^15-17 и обратного поглощения насыщающегося (RSA) ^18, соответственно.

Известно, что из-за LSPR, рассеяние особенно сильна в плазмонных структур. На основании фундаментальных электромагнитных, реакция рассеяния по сравнению с интенсивности падающего должна быть линейной. Тем не менее, в наночастицах, рассеяние и поглощение тесно связаны через теории Ми, и оба могут быть электроннойxpressed точки зрения реальных и мнимых частей диэлектрической проницаемости. В предположении, что один ГНС ведет себя как диполь под светового облучения, коэффициент рассеяния (Q _SCA) и коэффициент поглощения (Q _абс) из одного плазмонного наночастицы согласно теории Ми может быть выражена как ¹⁹

где х 2 П А / λ, а есть радиус сферы, а ^м 2 ε _{м /} ε _d. Здесь ε ε _м и _д соответствуют диэлектрических констант металла и окружающих диэлектриков, соответственно. Так виде коэффициента рассеяния аналогичен гокоэффициент поглощения е, поэтому оно должны соблюдать насыщающегося рассеяние в одном плазмонного наночастицы ^20.

Недавно нелинейной насыщающийся рассеяние в изолированной плазмонного частицы была продемонстрирована в первый раз ^21. Примечательно, что при глубоком насыщении, интенсивность рассеяния на самом деле немного снизился, когда интенсивность возбуждения увеличивается. Еще более удивительно, когда интенсивность возбуждения продолжала расти после рассеяния насыщается, интенсивность рассеяния воскрес, показывающий влияние обратного рассеяния насыщающийся ^20. Wavelength- и зависящие от размера исследования показали тесную взаимосвязь между LSPR и нелинейного рассеяния ^21. Интенсивность и длина волны плазмонного зависимости рассеяния очень похожи на те, поглощения, предлагая общий механизм, лежащий в основе этих нелинейных поведения.

С точки зрения приложений, это хорошо KNOWn, что нелинейность помогает улучшить оптическое разрешение микроскопа. В 2007 году насыщенный возбуждения (SAX) микроскопии было предложено, что может повысить разрешение путем экстракции насыщенный сигнал через временной синусоидальной модуляции пучка ²² возбуждения. SAX микроскопия основана на концепции, что для фокального пятна лазерного интенсивность сильнее в центре, чем на периферии. Если сигнал (или флуоресценции или рассеяния) имеет поведение насыщения, насыщение должно начать от центра, в то время как линейный отклик остается на периферии. Таким образом, если существует способ, чтобы извлечь только часть насыщенный, он оставит только центральную часть, отклоняя периферийную часть, таким образом, эффективно повышение пространственного разрешения. В принципе, нет нижнего предела разрешения в SAX микроскопии, так долго, как глубокое насыщение достигается и нет никаких повреждений образца из-за интенсивного освещения.

Было показано, что Resolutioп флуоресценции может быть значительно повышена за счет использования техники SAX. Однако флуоресценции страдает от фотообесцвечивания эффекта. Сочетание открытие рассеяния нелинейности и концепцию SAX, супер-разрешение микроскопии на основе рассеяния могут быть реализованы ^21. По сравнению с обычными микроскопии сверхвысокого разрешения, метод рассеяния на основе обеспечивает новый способ контрастности без отбеливания. В этой статье, описание шаг за шагом дано наметить процедуры, необходимые для получения и извлечения нелинейность плазмонного рассеяния. Методы выявления рассеяния нелинейности, вносимые изменения интенсивности падающего описаны. Более подробная информация будет предоставлена ​​разгадать, как эти нелинейности влияют изображения одиночных наночастиц и как пространственное разрешение может быть повышена соответственно по методике SAX.