通过等离激元腔模与光合作用复合物的强耦合实现光传输的空间量子化
光学
2014-04-15 v1
摘要
在特定几何结构中，分子与表面等离激元的相互作用可产生新的光 - 物质混合态，其中光的传播受到分子光子吸收的强烈影响。其应用范围涵盖激光 LED 到控制化学反应，并在光捕获领域具有重要意义。电磁场与分子激发态之间的耦合还可能产生宏观扩展的相干态，其特征是时间相干性和空间相干性的增强。在这方面，探索具有高效激子能量转移特性的分子所构成的混合系统的相干性令人着迷。此类分子的代表是光合作用光捕获复合物光系统 I（PS I），它具有专用于高效光捕获的扩展天线系统。在本工作中，我们展示了光通过涂覆有多层 PS I 的独立金膜单狭缝时的传输空间量子化（SQOL）。我们采用了一种用于多层制备的自组装技术，使得制备出的多层结构仅覆盖表面和狭缝壁，而大部分孔洞保持空置。当宽带非相干白光光源激发该腔体时，观察到强烈的 SQOL 现象，这归因于分子光子吸收诱导了等离激元腔模的相干性。SQOL 伴随着通过腔体的异常光学传输增强了 13 倍。这项工作证明了在与自然界最高效的能量转移光合蛋白之一强耦合的腔体中出现了空间相干性，并为利用生物大分子丰富的电子特性工程化量子电动力学提供了途径。
引用
@article{arxiv.1404.3532,
title = {Space Quantization of Light Transmission by Strong Coupling of Plasmonic Cavity Modes with Photosynthetic Complexes},
author = {Itai Carmeli and Moshik Cohen and Omri Hieflero and Igal Liliach and Zeev Zalevsky and Vladimiro Mujica and Shachar Richeter},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.3532},
year = {2014}
}