Флуоресцентная спектромикроскопия одиночных полупроводниковых коллоидных квантовых точек и органических молекул в твердых матрицах

Видео

Аннотация

Спектроскопия одиночных молекул и флуоресцентная наноскопия (Нобелевская премия по химии 2014 г.), предлагают широкий спектр возможностей для исследования фотофизических характеристик различных люминесцирующих нанообъектов и композитов на их основе.

Кроме того, высокая чувствительность спектральных характеристик к параметрам локального окружения позволяет использовать квантовые излучатели в качестве эффективных зондов. Особенно перспективным представляется анализ пространственно-спектральных корреляций, совмещенный с измерением кинетики фотолюминесценции, временной динамики спектров, а также зависимости спектров от температуры, параметров лазерного излучения, внешних полей.

Такой анализ может быть положен в основу техники многопараметрической флуоресцентной наноскопии одиночных квантовых излучателей.

В настоящем докладе обсуждается экспериментальная техника криогенной спектромикроскопии одиночных квантовых излучателей [1], а также ее применения для исследования фотофизических свойств коллоидных полупроводниковых квантовых точек (КТ) [2] и органических молекул (ОМ) [3].

Обсуждаются микроскопическая природа эффекта мерцающей фотолюминесценции одиночных КТ, результаты исследований эффектов локального поля [4], а также процессов спектральной диффузии и электрон-фононного взаимодействие в примесных полимерных средах с квантовыми точками и органическими молекулами.

Приводятся результаты сравнительного анализа с данными, полученными другими методами (фотонное эхо, КРС, электронная микроскопия). [5] Продемонстрированы возможности техники трехмерной (3D-) флуоресцентной наноскопии, реализованной по схеме биспиральной аппаратной функции точечного источника света (DHPSF) с использованием инструментов адаптивной оптики [3, 6].

1. I.Y. Eremchev, M.Y. Eremchev, A.V. Naumov, «Multifunctional far-field luminescence nanoscope for studying single molecules and quantum dots (50th anniversary of the Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences)», Physics-Uspekhi, 62, 3, (2019)  294-303.
2. E.A. Podshivaylov, M.A. Kniazeva, A.A. Gorshelev, I.Y. Eremchev, A.V. Naumov, P.A. Frantsuzov, «Contribution of electron-phonon coupling to the luminescence spectra of single colloidal quantum dots», The Journal of Chemical Physics, 151, 17, (2019)  174710.
3. A. Naumov, I.Y. Eremchev, A.A. Gorshelev, «Laser selective spectromicroscopy of myriad single molecules: tool for far-field multicolour materials nanodiagnostics», European Physical Journal D, 68, 11, (2014) 348.
4. A.V. Naumov, A.A. Gorshelev, M.G. Gladush, T.A. Anikushina, A.V. Golovanova, J. Koehler, L. Kador, «Micro-Refractometry and Local-Field Mapping with Single Molecules», Nano Letters, 18, 10, (2018)  6129-6134.
5. K.R. Karimullin, A.I. Arzhanov, I.Y. Eremchev, B.A. Kulnitskiy, N.V. Surovtsev, A.V. Naumov, «Combined photon-echo, luminescence and Raman spectroscopies of layered ensembles of colloidal quantum dots», Laser Physics, 29, 12, (2019)  124009.
6. D.V. Prokopova, E.N. Vorontsova, S.P. Kotova, N.N. Losevskii, S.A. Samagin, I.T. Mynzhasarov, A.A. Gorshelev, I.Y. Eremchev, A.V. Naumov, «Improving the Energy Efficiency of Diffraction Optical Elements for 3D Nanoscopy», Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 83, 12, (2019)  1453–1458.