Особенности распада возбужденных состояний ионных красителей в ближнем поле металлических наночастиц
DOI:
https://doi.org/10.31489/2023No2/106-111Ключевые слова:
полиметиновый краситель, ионность, локализованный плазмонный резонанс, наночастицы серебра, усиленная плазмоном флуоресценцияАннотация
Изучено влияние наночастиц серебра на внутримолекулярные процессы дезактивации электронно-возбужденного состояния в молекулах полиметиновых красителей (ПК) различной ионности. Продемонстрировано, что оптическая плотность для катионного 1 и анионного 2 красителей не изменяется в присутствии наночастиц Ag. Тогда как для нейтрального красителя 3 наблюдается прирост поглощательной способности почти на 18%. Интенсивность флуоресценции в присутствии наночастиц Ag уменьшается в ряду анионный–катионный–нейтральный краситель. Время жизни флуоресценции практически не изменяется для всех исследуемых ПК. Наибольший прирост интенсивности флуоресценции был зарегистрирован для анионного красителя. Анализ данных с помощью модели электродипольного взаимодействия плазмонной наночастицы и молекулы красителя показал, что коэффициенты плазмонного увеличения скорости флуоресценции убывают в последовательности нейтральный–катионный–анионный красители. Скорости передачи энергии от ПК к плазмонным НЧ уменьшаются в обратной последовательности красителей, т.е. анионный–катионный–нейтральный ПК. Это приводит к уменьшению числа молекул нейтрального красителя, распадающихся путем флуоресценции.
Библиографические ссылки
De Mol N.J., Fischer M.J.E. (editors), Surface plasmon resonance. Methods and protocols. New York, Springer Science, 2010, 286 p.
Homola J. Surface plasmon resonance based sensors. Springer series on chemical sensors and biosensors, Series 4, Berlin, Springer Science, 2006, 252 p.
Geddes C.D., Lakowicz J.R. Metal enhanced fluorescence. J. Fluoresc, 2002, Vol. 12, pp. 121–129, doi:10.1023/A:1016875709579
Ranjan R., Esimbekova E.N., Kirillova M.A., Kratasyuk V.A. Metal–enhanced luminescence: Current trend and future perspectives – A review. Anal. Chimica Acta, 2017, Vol. 971, pp. 1–13. doi:10.1016/j.aca.2017.03.051
Seliverstova E.V., Ibrayev N.K., Zhumabekov A.Z. The Effect of silver nanoparticles on the photodetecting properties of the TiO2/graphene oxide nanocomposite. Opt. Spectrosc, 2020, 128, pp.1449–1457, doi:10.1134/S0030400X20090192
Balykin V.I. Plasmon nanolaser: current state and prospects. Phys. Usp, 2018, Vol. 61, pp. 846–870. doi:10.3367/UFNr.2017.09.038206
Wang D., Wang W., Knudson M.P., Schatz G.C., Odom T.W. Structural engineering in plasmon nanolasers. Chem Rev, Vol. 118, 2018, pp. 2865–2881. doi:10.1021/acs.chemrev.7b00424.
Xu Y., Tan Y., Ma X., Jin X., Tian Y., Li M. Photodynamic therapy with tumor cell discrimination through RNA-targeting ability of photosensitizer. Mol, 2021, Vol. 26, No. 19, pp. 5990. doi:10.3390/molecules26195990
Chen Y., Yu Z., Meng X., et al. Localized surface plasmon resonance improves transdermal photodynamic therapy of hypertrophic scars. Nano Res, Vol.15, 2022, pp. 4258–4265, DOI:10.1007/s12274-021-4067-7
Ibrayev N., Afanasyev D., Ishchenko A., Kanapina A. Influence of silver nanoparticles on the spectral-luminescent and lasing properties of merocyanine dyes solutions. Laser Phys. Lett, 2021, Vol. 18, No. 8, pp. 085001. doi:10.1088/1612-202X/ac0e3f
Morfa A., Rowlen K., Reilly T., et al. Plasmon-enhanced solar energy conversion in organic bulk heterojunction photovoltaics. Appl. Phys. Lett, 2008, Vol. 92, No.1 pp. 013504-013504-3. doi:10.1063/1.2823578
Puspitasari R., Budiarti H., Hatta A., Koentjoro S., Risanti D. Enhanced dye-sensitized solar cells performance through novel core-shell structure of gold nanoparticles and nano-silica extracted from lapindo mud vulcano. Procedia Eng, 2017, Vol.170, pp. 93-100. doi:10.1016/j.proeng.2017.03.018
Ibrayev N., Seliverstova E., Omarova G., Ishchenko A. Sensitization of TiO2 by merocyanine dye in the presence of plasmon nanoparticles. Mater Today: Proc, 2021, Vol. 49, pp. 2464–2468. doi:10.1016/j.matpr.2020.11.424
Chen Y.S., Chao B.K., Nagao T., Hsueh C.H. Effects of Ag particle geometry on photocatalytic performance of Ag/TiO2/reduced graphene oxide ternary systems. Mater. Chem Phys, 2020, Vol. 240, pp. 122216. doi:10.1016/j.matchemphys.2019.122216
Vasilaki E., Georgaki I., Vernardou D., Vamvakaki M., et al. Ag-loaded TiO2/reduced graphene oxide nanocomposites for enhanced visible-light photocatalytic activity. Appl. Surf. Sci, 2015, Vol. 353, pp. 865-872. doi:10.1016/j.apsusc.2015.07.056
Ibrayev N.Kh., Zhumabekov A.Zh., Seliverstova E.V. Photoelectric properties of TiO2-GO+Ag ternary nanocomposite material. Eurasian J. Phys. Funct. Mater, 2020, Vol.4, No. 3, pp. 261-267. doi: 10.29317/ejpfm.2020040309
Seth M., Morton D., Silverstein W., Jensen L. Theoretical studies of plasmonics using electronic structure methods. Chem. Rev., 2011, Vol. 111, pp. 3962–3994. doi: dx.doi.org/10.1021/cr100265f
Kucherenko M.G., Kislov D.A. Plasmon-activated intermolecular nonradiative energy transfer in spherical nanoreactors. J. Photochem. Photobiol. A, 2018, Vol. 354, pp. 25–32. doi:10.1016/j.jphotochem.2017.10.020
Kucherenko M.G., Nalbandyan V.M. Аbsorption and spontaneous emission of light by molecules near metal nanoparticles in external magnetic field. Phys. Procedia, 2015, Vol. 73, pp. 136–142. doi:10.1016j.phpro.2015.09.134
Kulinich A.V., Derevyanko N.A., Ishchenko A.A. Synthesis and spectral properties of malononitrile_based merocyanine dyes. Russ. Chem. Bull, 2005, Vol. 54, No.12, pp. 2820–2830. doi:10.1134/S1070363212040172
Becker W. The bh TCSPC Handbook, Sixth Edition, Becker&Hickl, GmbH, 2014, 466 p.
Anger P., Bharadwaj P., Novotny L. Enhancement and quenching of single molecule fluorescence. Phys. Rev. Lett, 2006, Vol. 96, pp. 113002–113006. doi:10.1103/PhysRevLett.96.113002
Seliverstova E., Ibrayev N., Omarova G., Ishchenko A., Kucherenko M. Competitive influence of the plasmon effect and energy transfer between chromophores and Ag nanoparticles on the fluorescent properties of indopolycarbocyanine dyes. J. Lumin, 2021, Vol. 235, pp. 118000. doi:10.1016/j.jlumin.2021.118000
Novotny L., Hecht B. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press, NY, 2006.
