journal article·2023

Strong light–matter coupling in pentacene thin films on plasmonic arrays

Christoph P. Theurer, Florian Laible, Jia Tang, Katharina Broch, Monika Fleischer, Frank Schreiber

Nanoscale· Volume 15· Issue 27
Publisher page

Abstract

Utilizing strong light-matter coupling is an elegant and powerful way to modify the energy landscapes of excited states of organic semiconductors. Consequently, the chemical and photophysical properties of these organic semiconductors can be influenced without the need of chemical modification but simply by implementing them in optical microcavities. This has so far mostly been shown in Fabry-Pérot cavities and with organic single crystals or diluted molecules in a host matrix. Here, we demonstrate strong, simultaneous coupling of the two Davydov transitions in polycrystalline pentacene thin films to surface lattice resonances supported by open cavities made of silver nanoparticle arrays. Such thin films are more easily fabricated and, together with the open architecture, more suitable for device applications.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Strong Light-Matter Interactions · Plasmonic and Surface Plasmon Research · Quantum and electron transport phenomena

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institut für Angewandte Physik, Universität Tübingen, Auf der Morgenstelle 10, 72076 Tübingen, Germany

Center for Light-Matter Interaction, Sensors & Analytics (LISA+), Universität Tübingen, Auf der Morgenstelle 15, 72076 Tübingen, Germany

Funding

Deutsche Forschungsgemeinschaft · Vector Stiftung

References (65)

Show source-provided references
1. Lidzey · Nature · 1998 · 395 · 5310.1038/25692 ↗
2. Törmä · Rep. Prog. Phys. · 2015 · 78 · 01390110.1088/0034-4885/78/1/013901 ↗
3. Schachenmayer · Phys. Rev. Lett. · 2015 · 114 · 19640310.1103/PhysRevLett.114.196403 ↗
4. Kéna-Cohen · Nat. Photonics · 2010 · 4 · 37110.1038/nphoton.2010.86 ↗
5. Plumhof · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 24710.1038/nmat3825 ↗
6. Zasedatelev · Nat. Photonics · 2019 · 13 · 37810.1038/s41566-019-0392-8 ↗
7. Sanvitto · Nat. Mater. · 2016 · 15 · 106110.1038/nmat4668 ↗
8. Polak · Chem. Sci. · 2020 · 11 · 34310.1039/C9SC04950A ↗
9. Ramezani · Optica · 2017 · 4 · 3110.1364/OPTICA.4.000031 ↗
10. Väkeväinen · Nano Lett. · 2014 · 14 · 172110.1021/nl4035219 ↗
11. Berghuis · Adv. Funct. Mater. · 2019 · 29 · 190131710.1002/adfm.201901317 ↗
12. Gollmer · Phys. Rev. Mater. · 2017 · 1 · 05460210.1103/PhysRevMaterials.1.054602 ↗
13. Gollmer · J. Opt. Soc. Am. B · 2019 · 36 · E910.1364/JOSAB.36.0000E9 ↗
14. Guo · Opt. Express · 2015 · 23 · 2820610.1364/OE.23.028206 ↗
15. Hakala · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 1368710.1038/ncomms13687 ↗
16. Mejía-Salazar · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 1061710.1021/acs.chemrev.8b00359 ↗
17. Y.-T.Long and C.Jing , Localized Surface Plasmon Resonance Based Nanobiosensors , Springer Berlin , Heidelberg , 201410.1007/978-3-642-54795-9 ↗
18. F.Laible , A.Horneber and M.Fleischer , in Optical Nanospectroscopy: Applications , ed. A. J. Meixner , M. Fleischer , D. P. Kern , E. Sheremet and N. McMillan , Walter de Gruyter GmbH , Berlin/Boston , 2023 , ch. 3.1
19. Auguié · Phys. Rev. Lett. · 2008 · 101 · 14390210.1103/PhysRevLett.101.143902 ↗
20. Kravets · Chem. Rev. · 2018 · 118 · 591210.1021/acs.chemrev.8b00243 ↗
21. Utyushev · Rev. Phys. · 2021 · 6 · 10005110.1016/j.revip.2021.100051 ↗
22. Nikitin · Opt. Express · 2012 · 20 · 2794110.1364/OE.20.027941 ↗
23. Ross · J. Phys. Chem. C · 2016 · 120 · 81610.1021/acs.jpcc.5b10800 ↗
24. Martínez-Martínez · J. Phys. Chem. Lett. · 2018 · 9 · 195110.1021/acs.jpclett.8b00008 ↗
25. Wang · Mater. Today · 2018 · 21 · 30310.1016/j.mattod.2017.09.002 ↗
26. Rodriguez · Phys. Rev. Lett. · 2013 · 111 · 16680210.1103/PhysRevLett.111.166802 ↗
27. Rodriguez · Opt. Express · 2013 · 21 · 2741110.1364/OE.21.027411 ↗
28. Shi · Phys. Rev. Lett. · 2014 · 112 · 15300210.1103/PhysRevLett.112.153002 ↗
29. Yang · Nat. Commun. · 2015 · 6 · 693910.1038/ncomms7939 ↗
30. Zhou · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 50610.1038/nnano.2013.99 ↗
31. Salomon · Angew. Chem., Int. Ed. · 2009 · 48 · 874810.1002/anie.200903191 ↗
32. Bai · J. Chem. Phys. · 2021 · 154 · 13411010.1063/5.0042056 ↗
33. Smith · Chem. Rev. · 2010 · 110 · 689110.1021/cr1002613 ↗
34. Miyata · Chem. Rev. · 2019 · 119 · 426110.1021/acs.chemrev.8b00572 ↗
35. Gish · J. Phys. Chem. C · 2019 · 123 · 392310.1021/acs.jpcc.8b10876 ↗
36. Wilson · Acc. Chem. Res. · 2013 · 46 · 133010.1021/ar300345h ↗
37. Gu · J. Phys. Chem. Lett. · 2021 · 12 · 205210.1021/acs.jpclett.0c03829 ↗
38. Climent · Cell Rep. Phys. Sci. · 2022 · 3 · 10084110.1016/j.xcrp.2022.100841 ↗
39. Takahashi · J. Chem. Phys. · 2019 · 151 · 07470310.1063/1.5108698 ↗
40. Liu · ACS Photonics · 2020 · 7 · 229210.1021/acsphotonics.0c00895 ↗
41. Rödel · J. Phys. Chem. C · 2022 · 126 · 416310.1021/acs.jpcc.1c10084 ↗
42. Forrest · Nature · 2004 · 428 · 91110.1038/nature02498 ↗
43. Gershenson · Rev. Mod. Phys. · 2006 · 78 · 97310.1103/RevModPhys.78.973 ↗
44. Yong · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 1595310.1038/ncomms15953 ↗
45. Bakulin · Nat. Chem. · 2016 · 8 · 1610.1038/nchem.2371 ↗
46. Tempelaar · J. Chem. Phys. · 2018 · 148 · 24470110.1063/1.5031778 ↗
47. Johnson · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 687110.1021/jp901419s ↗
48. Meyenburg · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2016 · 18 · 382510.1039/C5CP07836A ↗
49. Cocchi · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2018 · 20 · 2972410.1039/C8CP06384B ↗
50. Zeng · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 575510.1021/ja500887a ↗
51. Ruiz · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 449710.1021/cm049563q ↗
52. Hinderhofer · J. Chem. Phys. · 2007 · 127 · 19470510.1063/1.2786992 ↗
53. Luk · J. Chem. Theory Comput. · 2017 · 13 · 432410.1021/acs.jctc.7b00388 ↗
54. Hertzog · Chem. Soc. Rev. · 2019 · 48 · 93710.1039/C8CS00193F ↗
55. Chikkaraddy · Nature · 2016 · 535 · 12710.1038/nature17974 ↗
56. Khitrova · Nat. Phys. · 2006 · 2 · 8110.1038/nphys227 ↗
57. Johnson · Phys. Rev. B: Solid State · 1972 · 6 · 437010.1103/PhysRevB.6.4370 ↗
58. Auguié · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2010 · 82 · 15544710.1103/PhysRevB.82.155447 ↗
59. Rajeeva · Nano Res. · 2018 · 11 · 442310.1007/s12274-017-1909-4 ↗
60. Berghuis · J. Phys. Chem. C · 2020 · 124 · 1203010.1021/acs.jpcc.0c00692 ↗
61. Ramezani · Phys. Rev. Lett. · 2018 · 121 · 24390410.1103/PhysRevLett.121.243904 ↗
62. Deshmukh · ACS Photonics · 2020 · 7 · 4310.1021/acsphotonics.9b01357 ↗
63. Ramezani · ACS Photonics · 2018 · 5 · 23310.1021/acsphotonics.7b00661 ↗
64. Schiefer · J. Am. Chem. Soc. · 2007 · 129 · 1031610.1021/ja0730516 ↗
65. Ha · Chem. Phys. Lett. · 2010 · 495 · 21210.1016/j.cplett.2010.06.085 ↗