بررسي تاثير مكان و جهت‌گيري مولكول در كنار نانوآنتن بر نرخ گسيل و الگوي تابشي مولكول

Investigating the effect of single molecule position and orientation close to nanoantennas on molecular emission rate and radiation pattern

با به كارگيري روش المان مرزي به بررسي افزايش نرخ گسيل خودبه‌خود به كمك نانوآنتن‌هاي بيضي‌گون و تاثير مكان و جهت‌گيري مولكول بر روي ميزان افزايش و الگوي تابشي مي‌پردازيم. نانوآنتن مورد نظر از دو نانوذره از جنس طلا تشكيل شده است كه در امتداد يك خط در دو طرف مولكول واقع شده‌اند. اين نوع از نانوذرات پلاسمونيكي مي‌توانند نرخ گسيل را به ميزان قابل توجهي افزايش دهند. نرخ گسيل خودبه‌خودي به راستاي قرار گرفتن گسيل‌كننده و مكان آن نسبت به نانوآنتن بستگي دارد. قرار دادن مولكول در يك مكان خاص با جهت‌گيري مشخص در عمل به طور دقيق امكان‌پذير نيست و با خطا همراه است. با محاسبه تغييرات ايجاد شده در طيف گسيل مولكول و الگوي تابشي، ناشي از جابه‌جايي مولكول نسبت به نانوآنتن، مي‌توان هم‌خواني بهتري ميان داده‌هاي آزمايشگاهي و محاسبات تثوري به دست آورد. علاوه بر اين، امكان پيش‌بيني پيكربندي آزمايشگاهي مناسب براي دستيابي به نرخ موردنظر فراهم مي‌گردد.

Utilizing boundary element method (BEM), we investigate spontaneous emission rate enhancement by spheroidal nanoantennas and the impact of position and orientation of molecules on the rate enhancement and radiation pattern. The nanoantennas consist of two gold nanoparticles located along a line on both sides of the molecule. Molecular decay rate can be considerably enhanced by nanoantennas. The spontaneous emission rate depends on the orientation and position of molecule with respect to nanoantennas. In practice it is not easy to fix a precise position and orientation for a molecule in the vicinity of a nanoantenna. By allowing for the effect of molecule position and orientation on the emission spectra, one can achieve a better agreement between experimental results and theoretical calculations. Moreover, it provides important information to design the experimental configuration.