中红外区域振动能量传递及其在等离子体纳米间隙中的上转换
光学
2026-05-20 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
F"{o}rster 能量传递是现代光子学的基石，但在中红外 (MIR) 建立类似的振动传递路径极具挑战性，因为亚皮秒尺度的分子内振动重分布 (IVR) 抑制了分子间的耦合。本文展示了在 MIR 中实现振动捐赠-受体传递，并通过亚 2 nm 级等离子体纳米间隙实现可见光发光的上转换。由自组装分子间隙定义的金属-分子-金属环形腔体具有极强的横向场约束，能够高效耦合面内分子偶极矩。连续波 MIR 激发选择性地填充 振动捐赠态，等离子体增强的近场耦合将该能量传递给附近的电子受体，产生在低功率密度下可见的反斯托克发射。观测到上转换效率超过 ，其限制因素为等离子体介导的传递速率与 IVR 之间的竞争。这些结果表明，极端等离子体约束能够引导分子振动热力学路径，为振动纳米光子学、生物成像中的分子间相互作用以及基于分子自由度的室温 MIR 检测开辟了一条途径。
引用
@article{arxiv.2605.19498,
title = {Near-Field Vibrational Energy Transfer for Mid-Infrared Upconversion in Plasmonic Nanogaps},
author = {Avisekh Pal and Anju Sajan and Christopher Sumner and Eman Alharbi and Wolfgang Theis and Rohit Chikkaraddy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19498},
year = {2026}
}