Effect of metal nanoparticles on energy spectra and optical properties of peripheral light-harvesting LH2 complexes from photosynthetic bacteria

Динамика Энергообмена И Релаксация Возбуждений При Сильном Экситон-Плазмонном Взаимодействии В Планарной Наноструктуре Из Молекулярных J-Агрегатов На Металлической Подложке

“…Учитывая, что n(t) + n(t) = 2ρ 11 (t) и n(t) − n(t) = = 2ρ 22 (t), можем легко определить кинетику населенностей ρ 11 (t), ρ 22 (t) после нахождения решений уравнений (12). Отметим, что собственные числа уравнения (12) совпадают с собственными значениями λ 1,2 , определенными выражением (7).…”

“…Активация коллективных электронных возбуждений -экситонов в кристаллических полупроводниках (диэлектриках) и плазмонов в металлах, определяет многие физические свойства как самих конденсированных систем, так и их композиций, включая и особенности их взаимодействия с внешним электромагнитным полем [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14]. В гибридных наноструктурах " металл−полупроводник", " металл-диэлектрик" или " полупроводник−диэлектрик" имеют место экситон-плазмонное [3][4][5][6][7][8][9][10][11] или межвидовое экситонэкситонное взаимодействия [12][13][14][15], которые вносят свой вклад в формирование электронных и оптических характеристик многокомпонентных систем. Как в экспериментальных [4][5][6], так и теоретических [7][8][9] работах была показана возможность возникновения гибридных поверхностных плазмон-экситонных состояний в композитных наноструктурах.…”

“…В гибридных наноструктурах " металл−полупроводник", " металл-диэлектрик" или " полупроводник−диэлектрик" имеют место экситон-плазмонное [3][4][5][6][7][8][9][10][11] или межвидовое экситонэкситонное взаимодействия [12][13][14][15], которые вносят свой вклад в формирование электронных и оптических характеристик многокомпонентных систем. Как в экспериментальных [4][5][6], так и теоретических [7][8][9] работах была показана возможность возникновения гибридных поверхностных плазмон-экситонных состояний в композитных наноструктурах. Авторами этих работ установлено, что в зависимости от состава и строения наносистем энергия взаимодействия между экситонным состоянием и плазмонной модой (расщепление Раби) в условиях точного резонанса может доходить до полутора сотен миллиэлектрон-вольт.…”

“…Если оператор Гамильтона не взаимодействующих друг с другом плазмонов и экситонов имеет два близких собственных значения E pl = ω(k) и E exc (k), которым соответствуют собственные состояния |1 = |0 exc , 1 pl (без экситона, но с одним плазмоном) и |2 = |1 exc , 0 pl (с одним экситоном в отсутствие плазмона) объединенной системы, а все остальные собственные значения расположены далеко, то при вычислении поправок целесообразно уже в нулевом приближении использовать суперпозицию |± = α|1 ± β|2 [7,22]. Тогда из условия разрешимости системы уравнений для коэффициентов α, β суперпозиции следуют два значения энергии состояний |+ и |− плазмон-экситонного гибрида (рис.…”

Gold Nanoshell Effect on Light-Harvesting in LH2 Complexes from Photosynthetic Bacteria

“…In the paper [13] the enhancement of optical transitions caused by the presence of a metal nanoparticle was analyzed for the photosystem I. In our previous paper [14] we studied the photosystem II exploring the theoretical possibility of affecting optical spectra and the quantum yield of the energy transfer in the peripheral light-harvesting complexes (LH2) from photosynthetic bacteria by placing a metal nanoshell (thin metallic coating deposited on dielectric core) nearby. It was shown that both the absorption of the excitations and the total yield of the excitation transfer in the light harversting antenna in the vicinity to a silver nanoparticle grew in a certain range of parameters.…”