Cascading and modifying nonradiative energy transfer mechanisms in strong coupling region of plasmons and excitons in semiconductor quantum dots

Işınımsal olmayan enerji transferi nanofotonik ve nanobiyoteknoloji alanlarında, nanoboyutta optik dalga kılavuzu ve biyolojik nanosensör gibi önemli uygulamalarda yer bulmaktadır. Söz konusu yakın mesafeli enerji transfer etkileşimlerinde çeşitli ışıyıcılar kullanılabilmektedir. Bunun sonucunda da ışıma kinetikleri etkili bir şekilde değiştirilebilmektedir ve kontrol edilebilmekteir. Örneğin, nanokristaller olarak da bilinen yarıiletken kuvantum noktacıkları ya kendi aralarında ya da çeşitli ışınır malzemelerle uyarılma enerjilerini aktararak alıcı ya da verici olarak kullanılagelmektedir. Ayrıca, böyle ışıyıcıların ışıma özellikleri metal nanoparçacıklar gibi plazmonik yapılarla yakın mesafelerde etkileşime girdiklerinde değiştirilebilir. Bu plazmon-ekziton etkileşimlerinin önemli sonuçlarından biri de ışımanın güçlendirilmesidir. Kuramsal olarak plazmonik etkileşmeyle alıcı-verici çiftinin ışınımsal olmayan enerji aktarım hızının değiştirilmesi mümkündür. Bu tür plazmon vasıtasıyla yapılan enerji aktarımı her iki alıcı-verici çiftinin de plazmonlara etkileşmesiyle gösterilmiştir. Ancak, meydana gelen plazmon-ekziton etkileşiminin alıcı mı verici mi tarafında olmasının kontrolü her iki tarafta da olduğu için yapılamamıştır.Bu nedenle, bu etkileşimlerin ayrı ayrı tespiti de mümkün olmamıştır.Bu tezde, plazmon vasıtasıyla yapılan ışınımsal olmayan enerji transfer etkileşimlerinin seçici bir şekilde ya yalnızca alıcıya kenetlenen plazmonlar ya da yalnızca vericiye kenetlenen plazmonlar olarak sıralandırılmasını öneriyor ve gösteriyoruz. Bu amaçla, melez katmanlı yarıiletken nanokristaller ve metal nanoparçacıklar sistemi için temelden başlayarak kendiliğinden bir araya gelen ve hassas bir şekilde uzaysal ve spektral kontrolü mümkün olan yeni bir mimari tasarladık.Bu yapı sayesinde plazmon-ekziton etkileşimlerinin enerji aktarımının ?başlangıç? (verici) veya ?bitiş? (alıcı) tarafında gerçekleşmesinin kontrolü benzersiz bir şekilde mümkün olmuştur. Bu kontrolün sağlanması için plazmonik katman vericiye (güçlü verici ekziton-plazmon kenetlenmesi için) uygun yakınlıkta ve alıcıdan (zayıf alıcı ekziton-plazmon kenetlenmesi için) yeterli uzaklıkta olmalıdır veya tam tersi olmalıdır. Bu noktada, kuvantum noktacıklarının ışıma kinetiği değişimini, plazmonların yalnızca vericiye kenetlenmesi veya plazmonların yalnızca alıcıya kenetlenmesi durumlarına göre durağan durum ve zamanlı çözülüm fotoışıma ölçümleri ve yarı ömür ve hız hesaplamaları kullanarak karşılaştırmalı olarak inceledik ve çalıştık. Bu tür güçlü ekziton-plazmon kenetlenme alanındaki sıralandırılmış enerji aktarımı etkileşimleri yeni nesil yakın-alan fotonik aygıtlarının ve biyolojik elemanlarının geliştirilmesini vaat eder.