Strong coupling between 10- hydroxybenzo-[h]quinoline and microcavities
Tekijät
Päivämäärä
2018Pääsyrajoitukset
Tekijä ei ole antanut lupaa avoimeen julkaisuun, joten aineisto on luettavissa vain Jyväskylän yliopiston kirjaston arkistotyösemalta. Ks. https://kirjasto.jyu.fi/fi/tyoskentelytilat/laitteet-ja-tilat..
Tekijänoikeudet
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Molekyylin ja valon vahvassa kytkennässä sähkömagneettinen säteily ja materia muodostavat uusia koherentteja hybriditiloja, joiden välistä energiaeroa sanotaan Rabi-energiaksi.
Kytkennän tutkimus on synnyttänyt uuden Polaritonikemiaksi kutsutun alan, jossa käytetään hyväksi elektromagneettisten ja molekulaaristen oskillaattorien vahvaa kytkentää. Siinä pyritään vaikuttamaan kytkennällä molekyylien potentiaalienergiapintoihin
ja sitä kautta niiden kemiallisiin reaktioihin. Tässä työssä tutkitaan 10-hydroksibentso-
[h]quinoliini -molekyylin ja mikrokaviteettien kytkentää ja sen vaikutusta molekyylin
virittyneen tilan sisäiseen protoninsiirtoreaktioon.
Fabry-Pérot -tyyppiset mikrokaviteetit muokattiin toimimaan ultraviolettisäteilyn alueella käyttämällä peileinä höyrystettyjä alumiiniohutkalvoja ja substraattina kvartsia.
Metallisten peilien väliin pinnoitettiin tutkittava molekyyli PMMA-polymeerimatriisiin
sekoitettuna. Kaviteeteista ja filmeistä mitattiin transmissio, reflektio ja luminesenssi
kulman ja aallonpituuden funktiona. Mikrokaviteetit saatiin toimimaan resonanssissa molekyylin absorptiomaksimin aallonpituudella 375 nm ja Q arvoksi tuli ohuimmilla peileillä
4,3 ja paksuimmilla 18,7. Rabi-energiat polaritonien välillä olivat nollasta 195 meV asti,
mikä määritettiin transmission dispersiokäyristä. Molekyylifilmin luminesenssimittauksessa havaittiin fluoresenssia protoninsiirtoreaktion jälkeistä muotoa vastaavalta 610 nm
aallonpituudelta sekä kaviteetissa että sen ulkopuolelta. Fluoresenssin intensiteetin kaviteetin sisältä havaittiin kasvavan kytkennän voimistuessa, vaikka viritetyn hybriditilan
absorptio otettiin huomioon.
Näyttö vahvasta kytkennästä tässä työssä oli suuntaa-antavaa, koska Rabi energiat eivät
olleet selvästi siirtymien puoliarvonleveyksiä suurempia. Näytteistä havaittu fluoresenssi
viittaisi siihen, että protoninsiirtoreaktio ei estynyt työssä saavutetun vahvan kytkennän
seurauksena. Kuitenkin havaitun fluoresenssin vahvistuminen viittaisi energiansiirtoon,
joka on entuudestaan tunnetun Purcell-efektin kaltainen, mutta tapahtuu kaviteetin
tilatiheyden ulkopuolella.
...
Strong coupling between an optically active molecule and light leads to a hybridization
of light and matter in a way that results in new coherent states that are separated by a
Rabi split. This coupling has given rise to a new field called Polariton chemistry which
exploits strong coupling between electromagnetic modes and molecular transitions in order
to affect the chemistry of the molecule via modification of its potential energy surfaces. In
this work the coupling between 10-hydroxybenzo-[h]quinoline and microcavities is explored
and its effect on the molecule’s excited state intramolecular proton transfer reaction is
studied.
Fabry-Pérot type microcavities are adapted to work in the ultraviolet wavelengths by
using aluminum mirrors evaporated on quartz substrates. The molecule is embedded in a
PMMA matrix that is spin coated between the metallic mirrors. Transmission, reflection
and luminescence measurements are performed to characterize the cavities and films.
Microcavity samples with resonances at the molecule’s absorption maximum of 375 nm
and Q factors between 4.3 and 18.7 depending on the mirror thickness were demonstrated.
Couplings from 0 up to 195 meV between polariton branches are shown in the transmission
dispersion. Luminescence measurement detects fluorescence of the proton transferred form
of the molecule around 610 nm from film both with and without cavity. The intensity of
the fluorescence is found to increase with stronger coupling compared to the absorption of
the hybrid state.
The evidence of strong coupling is found to be insufficient in this study as the Rabi splits
are not large enough compared to the line widths of the peaks. The fluorescence of the
molecule suggests that the reaction of the molecule is not suppressed. The enhancement
of the fluorescence intensity suggests an energy transfer mechanism to the molecule that
is different than the previously known Purcell effect.
...
![showless](/themes/JYX2//images/showless.png)
![showmore](/themes/JYX2//images/showmore.png)
![showless](/themes/JYX2//images/showless.png)
![showmore](/themes/JYX2//images/showmore.png)
Asiasanat
Metadata
Näytä kaikki kuvailutiedotKokoelmat
- Pro gradu -tutkielmat [29015]
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineistoja, joilla on samankaltainen nimeke tai asiasanat.
-
Identifying Vibrations that Control Non-adiabatic Relaxation of Polaritons in Strongly Coupled Molecule-Cavity Systems
Tichauer, Ruth H.; Morozov, Dmitry; Sokolovskii, Ilia; Toppari, J. Jussi; Groenhof, Gerrit (American Chemical Society (ACS), 2022)The strong light–matter coupling regime, in which excitations of materials hybridize with excitations of confined light modes into polaritons, holds great promise in various areas of science and technology. A key aspect ... -
Interaction between surface plasmon polaritons and molecules in strong coupling limit
Baieva, Svitlana (University of Jyväskylä, 2016)Miniaturization of optical elements and their integration to electronic circuits is limited by diffraction limit. It was realized that light being coupled to surface plasmons (SP) can overcome this limit. Employing also ... -
Strong coupling between surface plasmon polaritons and molecules : Lindblad equation approach
Asikainen, Aili (2016)Pintaplasmonipolaritonit (SPP) ovat metallin ja dielektrisen aineen, esim. ilma, rajapintaan syntyviä sähkömagneettisia aaltoja. Tämä työ käsittelee SPP:en ja molekyylien välistä vuorovaikutusta vahvan kytkennän rajalla. ... -
Multi-scale dynamics simulations of molecular polaritons : the effect of multiple cavity modes on polariton relaxation
Tichauer, Ruth H.; Feist, Johannes; Groenhof, Gerrit (AIP Publishing, 2021)Coupling molecules to the confined light modes of an optical cavity is showing great promise for manipulating chemical reactions. However, to fully exploit this principle and use cavities as a new tool for controlling ... -
Reinforcing strong coupling with hybrid microcavities for polariton chemistry application
Qureshi, Hassan Ali (2021)The light-matter coupling is a physical phenomenon in which optical modes of light are in resonance with the energy level of matter, thus enabling exchange of energy between them. The strong light-matter coupling is achieved ...
Ellei toisin mainittu, julkisesti saatavilla olevia JYX-metatietoja (poislukien tiivistelmät) saa vapaasti uudelleenkäyttää CC0-lisenssillä.