ПІДСИЛЕННЯ НЕПРУЖНОГО РОЗСІЯННЯ ЕЛЕКТРОНІВ ОРГАНІЧНОЮ МОЛЕКУЛОЮ ПОБЛИЗУ ПРОВІДНОЇ НАНООБОЛОНКИ

 

І.Ю.Голіней, Є.В. Оникієнко

 

Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ

 

Побудована квантово-механічна теорія непружного розсіяння електронів на системі, що складається з металевої нанооболонки і молекули, актуальна в зв’язку з дослідженням  плазмонів за допомогою методу спектроскопії енергетичних втрат електронів [1 - 2].

Показано, що існує резонансне підсилення розсіяння електронів на молекулі, поміщений неподалік від металевої нанооболонки за рахунок взаємодії молекули з локалізованими плазмонами, для яких характерний дуже великий дипольний момент.  Як наслідок резонансного змішування збудженого електронного стану молекули й плазмонних станів нанооболонки та зумовленого ним позичання сили осцилятора [3],  розсіяння електрона на молекулі підсилюється на кілька порядків. Застосування нанооболонки дозволяє змінювати частоту плазмонної моди за рахунок підбору співвідношення внутрішнього і зовнішнього радіусів.

Побудовано спектри енергетичних втрат електронів в залеж­ності від величини  внутрішнього і зовнішнього радіусів оболонки, взаємного положення оболонки і молекули, частоти збудження молекули, а також її дипольного моменту.

Рис. 1. Спектр енергетичних втрат електронів залежно від відстані від оболонки до молекули-диполя. Дипольний момент d = (0, 0, 10) Дб. Диполь має орієнтацію відносно кульки: Θ = π/6, ϕ = π/6. Енергія коливань диполя ħω =3,4еВ.

 

На рис. 1 показано спектр енергетичних втрат електронів залежно від відстані між оболонкою і молекулою. Плазмонна мода утворена на зовнішній поверхні оболонки  дає основний вклад в ефект підсилення збудження молекули. Унаслідок взаємодії плазмонних мод з молекулою імовірність збудження молекули швидкими електронами зростає на 12 порядків, що відкриває можливість спостерігати в електронний мікроскоп окремі молекули на поверхні нанооболонок.

1. U. Hohenester, H. Ditlbacher, J. R. Krenn Physical Review Letter. 2009, Vol. 103. — 106801.

2. Garci’a de Abajo F. J. Physical Review Letter  — 2008. — 106804.

3. I. Yu. Goliney,  V. I. Sugakov, Yu. V. Kryuchenko Physical Review B — 2005. —075442.