В настоящее время плазмонные эффекты в металлических наночастицах используются, в частности, для повышения эффективности светодиодов. Одним из новых направлений может стать применение плазмонных свойств наночастиц для улучшения характеристик беспроводных оптических сетей, в которых данные передаются с помощью светодиодов (сети Li-Fi). В работе рассмотрены вопросы применения металлических наночастиц с диэлектрической оболочкой для увеличения скорости модуляции светодиодов и, как следствие, увеличения скорости передачи данных в беспроводных оптических сетях, обусловленной возрастанием скорости переходов в нанокристалле при его расположении вблизи поверхности наночастицы. Исследованы зависимости скоростей излучательных и безызлучательных переходов в нанокристалле от длины волны испускания при разных диаметрах металлических ядер и толщинах оболочек. Показано, что, задавая оптимальную конфигурацию наночастицы с оболочкой, можно создавать условия, при которых увеличение скорости излучательных переходов на длине волны испускания нанокристалла будет значительно превышать увеличение скорости безызлучательных переходов. Это позволит увеличить скорость модуляции светодиодов без потери их энергетической эффективности как источников освещения. Полученные результаты могут быть полезны при исследовании флуоресценции молекул и нанокристаллов вблизи наночастиц, а также для улучшения характеристик оптических сетей передачи данных Li-Fi.
1. Gaponenko S.V., Demir H.V. Applied nanophotonics. Cambridge: Cambridge University Press, 2018. 434 p.
2. Enhanced optical output power of green light-emitting diodes by surface plasmon of gold nanoparticles / C.-Y. Cho, S.-J. Lee, J.-H. Song et al. // Applied Physics Letters. 2011. Vol. 98. No. 5. P. 051106-1–051106-3.
3. Kumar A., Srivastava R., Mehta D.S., Kamalasanan M.N. Surface plasmon enhanced blue organic light emitting diode with nearly 100 % fluorescence efficiency // Organic Electronics. 2012. Vol. 13. No. 9.
P. 1750–1755.
4. Localized surface plasmon-enhanced near-ultraviolet emission from InGaN/GaN light-emitting diodes using silver and platinum nanoparticles / S.-H. Hong, C.-Y. Cho, S.-J. Lee et al. // Optics Express. 2013. Vol. 21. No. 3. P. 3138–3144.
5. Surface plasmon-enhanced quantum dot light-emitting diodes by incorporating gold nanoparticles /
J. Pan, J. Cheng, D. Zhao et al. // Optics Express. 2006. Vol. 24. No. 2. P. A33–A43.
6. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence near silver nanoparticles: theory, modeling, and experiment / D.V. Guzatov, S.V. Vaschenko, V.V. Stankevich et al. // The Journal of Physical Chemistry C. 2012. Vol. 116. No. 19. P. 10723–10733.
7. Dimitrov S., Haas H. Principles of LED light communications: towards networked Li-Fi. Cambridge: Cambridge University Press, 2015. 208 p.
8. Гузатов Д.В., Гапоненко С.В. Использование плазмонного усиления люминесценции для улучшения характеристик светодиодных систем // Докл. Национальной академии наук Беларуси. 2016. Т. 60. № 6. С. 37–42.
9. Guzatov D.V., Gaponenko S.V., Demir H.V. Possible plasmonic acceleration of LED modulation
for Li-Fi applications // Plasmonics. 2018. Vol. 13. No. 6. P. 2133–2140.
10. Klimov V.V., Letokhov V.S. Electric and magnetic dipole transitions of an atom in the presence of spherical dielectric interface // Laser Physics. 2005. Vol. 15. No. 1. P. 61–73.
11. Gaponenko S.V., Adam P.-M., Guzatov D.V., Muravitskaya A.O. Possible nanoantenna control of chlorophyll dynamics for bioinspired photovoltaics // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. No. 1. P. 7138-1–7138-14.
12. Moroz A. A recursive transfer-matrix solution for a dipole radiating inside and outside a stratified sphere // Annals of Physics. 2005. Vol. 315. P. 352–418.
13. Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Physical Review B. 1972. Vol. 6. No. 12. P. 4370–4379.
14. Handbook of optical constants of solids. Vol. 1 / Ed. by E.D. Palik. N.Y.: Academic Press, 1998. 804 p.