Резонансний перенос енергії від молекули барвника до вуглецевої нанотрубки
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.10.704Ключові слова:
графен, молекула барвника, теорiя функцiонала густини, механiзм Ферстера, швидкiсть передачi енергiї, гiбридна наноструктура на основi вуглецюАнотація
У цiй роботi дослiджено особливостi процесу передачi енергiї резонансу Ферстера вiд збуджених молекул барвника до напiвпровiдникових одностiнних вуглецевих нанотрубок, зокрема, залежнiсть швидкостi передачi енергiї вiд вiдстанi мiж молекулою барвника та самою вуглецевою нанотрубкою. Аналiз отриманих результатiв показує, зокрема, що ширина забороненої зони εg у межах εg ∼ (0,5–5) · 10−19 Дж суттєво не впливає на швидкiсть передачi енергiї γ(ħΩ), значення якої визначається iндукованим дипольним моментом μeg, кiлькiстю енергiї, що передається в процесi резонансного переносу ħΩ, та ефективною масою електрона в напiвпровiдниковiй вуглецевiй нанотрубцi m*. Запропонований пiдхiд проливає нове свiтло на розумiння фiзичного процесу резонансного переносу енергiї в рiзних типах низьковимiрних фiзичних та бiологiчних наноструктурах.
Посилання
1. P.M. Tomchuk, N.I. Grigorchuk. Shape and size effect on the energy absorption by small metallic particles. Phys. Rev. B 73, 155423 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.155423
2. N.I. Grigorchuk, P.M. Tomchuk. Optical and transport properties of spheroidal metal nanoparticles with account for the surface effect. Phys. Rev. B 84, 085448 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.085448
3. B. Valeur. Molecular Fluorescence (Wiley-VCH, 2002).
https://doi.org/10.1002/3527600248
4. O.Y. Semchuk, O. Havrylyuk, A.A. Biliuk, A.I. Biliuk. Plasmons in graphene: overview and perspectives of use. Surface 16, 51 (2024).
https://doi.org/10.15407/Surface.2024.16.051
5. V. May, O. Kuhn. Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems (Wiley-VCH, 2000).
6. M.J. Shea, M.S. Arnold. 1% solar cells derived from ultrathin carbon nanotube photoabsorbing films. Appl. Phys. Lett. 102, 243101 (2013).
https://doi.org/10.1063/1.4811359
7. L. Stryer, R.P. Haugland. Energy transfer: A spectroscopic ruller. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 58, 719 (1967).
https://doi.org/10.1073/pnas.58.2.719
8. R.S. Swathi, K.L. Sebastian. Distance dependence of fluorescence resonance energy transfer. J. Chem. Sci. 121, 777 (2009).
https://doi.org/10.1007/s12039-009-0092-x
9. E. Hennebicq, G. Pourtois, G.D. Scholes, L.M. Herz, D.M. Russell, C. Silva, S. Setayesh, A.C. Grimsdale, K. Mullen, J.L. Bredas, D. Beljonne. Exciton migration in rigid-rod conjugated polymers:? An improved F¨orster model. J. Am. Chem. Soc. 127, 4744 (2005).
https://doi.org/10.1021/ja0488784
10. T.E. Dykstra, E. Hennebicq, D. Beljonne, J. Gierschner, G. Claudio, E.R. Bittner, J. Knoester, G.D. Scholes. Conformational disorder and ultrafast exciton relaxation in PPV-family conjugated polymers. J. Phys. Chem. B 113, 656 (2009).
https://doi.org/10.1021/jp807249b
11. L.G. Garrison, T.D. Krauss. Photophysics of individual single-walled carbon nanotubes. Accounts of Chem. Res. 41, 235 (2008).
https://doi.org/10.1021/ar700136v
12. Ѕ. Forster. Zwischenmolekulare energiewanderung und fluoreszenz. Ann. Phys. 437, 55 (1948).
https://doi.org/10.1002/andp.19484370105
13. A.P. Alivisatos, D.H. Valdeck, C.B. Harris. Nonclassical behavior of energy transfer from molecules to metal surfaces: Biacetyl (3nπ*)/Ag(111). J. Chem. Phys. 82, 541 (1985).
https://doi.org/10.1063/1.448778
14. B.N.J. Persson, N.D. Lang. Electron-hole-pairbquenching of excited states near a metal. Phys. Rev. B 26, 5409 (1982).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.26.5409
15. R.S. Swathi, K.L. Sebastian. Resonance energy transfer from a dye molecule to graphene. J. Chem. Phys. 129, 054703 (2008).
https://doi.org/10.1063/1.2956498
16. R.S. Swathi, K.L. Sebastian. Long range resonance energy transfer from a dye molecule to graphene has (distance)- 4 dependence. J. Chem. Phys. 130, 086101 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3077292
17. A. Sagar, K. Kern, K. Balasubramanian. Marker-free onthe-fly fabrication of graphene devices based on fluorescence quenching. Nanotechnology 21, 015303 (2010).
https://doi.org/10.1088/0957-4484/21/1/015303
18. J. Kim, L.J. Cote, F. Kim, J. Huang. Visualizing graphene based sheets by fluorescence quenching microscopy. J. Am. Chem. Soc. 132, 260 (2010).
https://doi.org/10.1021/ja906730d
19. L. Xie, X. Ling, Y. Fang, J. Zhang, Z. Liu. Graphene as a substrate to suppress fluorescence in resonance Raman spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 131, 9890 (2009).
https://doi.org/10.1021/ja9037593
20. P.L. Hernandez-Martines, A.O. Govorov. Exciton energy transfer between nanoparticles and nanowires. Phys. Rev. B 78, 035314 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.035314
21. V.A. Margulis, E.E. Muyumin, E.A. Gaiduk. Dynamic dielectric response and electron-energy-loss spectra of individual single-walled BN nanotubes. Phys. Rev. B 77, 035425 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.035425
22. A. Balassis, G. Gumbs. Plasmon instability in energy transfer from a current of charged particles to multiwall and cylindrical nanotube arrays based on self-consistent field theory. Phys. Rev. B 74, 045420 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.045420
23. G. Gumbs, A. Balassis. Comparison of the stopping power of plasmons and single-particle excitations for nanotubes. Phys. Rev. B 71, 235410 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.235410
24. J.D. Jackson. Classical Electrodynamics (John Wiley & Sons, 1962).
https://doi.org/10.1063/1.3057859
25. O.Y. Semchuk, O.O. Havryliuk, A.A. Biliuk. Inductiveresonance energy transfer in hybrid carbon nanostructures. Him. Fiz. Tecnol. Poverhni 15, 328 (2024).
https://doi.org/10.15407/hftp15.03.328
26. W. Wlazlo, M. Langer, O.Yu. Semchuk, S. Osella. Unraveling the competition between charge and energy transfer in 0D/2D nanographene-graphene heterojunctions. Theor. Chem. Acc. 144, 14 (2025).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
