Plasmonic Band Structure Controls Single-Molecule Fluorescence
Source abstract
Abstract
Plasmonics and photonic crystals are two complementary approaches to tailor single-emitter fluorescence, using strong local field enhancements near metals on one hand and spatially extended photonic band structure effects on the other hand. Here, we explore the emergence of spontaneous emission control by finite-sized hexagonal arrays of nanoapertures milled in gold film. We demonstrate that already small lattices enable highly directional and enhanced emission from single fluorescent molecules in the central aperture. Even for clusters just four unit cells across, the directionality is set by the plasmonic crystal band structure, as confirmed by full-wave numerical simulations. This realization of plasmonic phase array antennas driven by single quantum emitters opens a flexible toolbox to engineer fluorescence and its detection.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Plasmonic and Surface Plasmon Research · Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications · Photonic Crystals and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Center for Nanophotonics, FOM Institute for Atomic and Molecular Physics (AMOLF), Science Park 104, 1098 XG Amsterdam, The Netherlands
CNRS, Aix-Marseille Université, Ecole Centrale Marseille, Institut Fresnel, Campus de St Jérôme, 13397 Marseille, France
References (58)
Show source-provided references
1. Agio M. · 201310.1017/CBO9781139013475 ↗
2. Kinkhabwala A. · Nat. Photonics · 2009 · 5 · 65410.1038/nphoton.2009.187 ↗
3. Curto A. G. · Science · 2010 · 329 · 93010.1126/science.1191922 ↗
4. Kosako T. · Nat. Photonics · 2010 · 4 · 31210.1038/nphoton.2010.34 ↗
5. Taminiau T. H. · Nat. Photonics · 2008 · 2 · 23410.1038/nphoton.2008.32 ↗
6. Koenderink A. F. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 422810.1021/nl902439n ↗
7. Aouani H. · Nano Lett. · 2011 · 77 · 63710.1021/nl103738d ↗
8. Aouani H. · Nano Lett. · 2011 · 77 · 240010.1021/nl200772d ↗
9. Belacel C. · Nano Lett. · 2013 · 13 · 151610.1021/nl3046602 ↗
10. Vecchi G. · Phys. Rev. Lett. · 2009 · 702 · 2
11. Lozano G. · Light: Sci. Appl. · 2013 · 2 · e6610.1038/lsa.2013.22 ↗
12. Busch K. · Phys. Rev. E · 1998 · 58 · 389610.1103/PhysRevE.58.3896 ↗
13. Koenderink A. R · Phys. Rev. Lett. · 2002 · 88 · 14390310.1103/PhysRevLett.88.143903 ↗
14. Fujita M. · Science · 2005 · 308 · 129610.1126/science.1110417 ↗
15. Lodahl P. · Nature · 2004 · 430 · 65410.1038/nature02772 ↗
16. Wang Q. · Phys. Rev. Lett. · 2011 · 707 · 16740410.1103/PhysRevLett.107.167404 ↗
17. Jorgensen M. R. · Phys. Rev. Lett. · 2011 · 707 · 14390210.1103/PhysRevLett.107.143902 ↗
18. Noda S. · Nat. Photonics · 2007 · 7 · 44910.1038/nphoton.2007.141 ↗
19. Barth M. · Opt. Lett. · 2009 · 34 · 110810.1364/OL.34.001108 ↗
20. Aoki K. · Nat. Photonics · 2008 · 2 · 68810.1038/nphoton.2008.202 ↗
21. Noda S. · J. Opt. Soc. Am. B · 2010 · 27 · B110.1364/JOSAB.27.0000B1 ↗
22. Mertens H. · Phys. Rev. B · 2007 · 76 · 11512310.1103/PhysRevB.76.115123 ↗
23. Ming T. · Nano Lett. · 2011 · 77 · 229610.1021/nl200535y ↗
24. Ming T. · J. Phys. Chem. Lett. · 2012 · 3 · 19110.1021/jz201392k ↗
25. Wedge S. · Phys. Rev. B · 2004 · 69 · 24541810.1103/PhysRevB.69.245418 ↗
26. Rodriguez S. · Phys. Rev. Lett. · 2012 · 709 · 1
27. Zayats A. V. · Phys. Rep. · 2005 · 408 · 13110.1016/j.physrep.2004.11.001 ↗
28. Ebbesen T. W. · Nature · 1998 · 391 · 66710.1038/35570 ↗
29. Garcia de Abajo F. J. · Rev. Mod. Phys. · 2007 · 79 · 126710.1103/RevModPhys.79.1267 ↗
30. Garcia-Vidal F. J. · Rev. Mod. Phys. · 2010 · 82 · 72910.1103/RevModPhys.82.729 ↗
31. Przybilla R. · Opt. Express · 2008 · 16 · 957110.1364/OE.16.009571 ↗
32. Henzie J. · Nat. Nanotechnol. · 2007 · 2 · 54910.1038/nnano.2007.252 ↗
33. Kitson S. · Phys. Rev. Lett. · 1996 · 77 · 267010.1103/PhysRevLett.77.2670 ↗
34. Barnes W. L. · J. Opt. Soc. Am. A · 1997 · 14 · 165410.1364/JOSAA.14.001654 ↗
35. Lalanne P. · J. Opt. A - Pure Appl. Opt. · 2005 · 7 · 42210.1088/1464-4258/7/8/013 ↗
36. Jun Y. C · Nat. Commun. · 2011 · 2 · 28310.1038/ncomms1286 ↗
37. Verschuuren M. · Nanotechnology · 2011 · 22 · 50520110.1088/0957-4484/22/50/505201 ↗
38. Nagpal P. · Science · 2009 · 325 · 59410.1126/science.1174655 ↗
39. Henzie J. · Annu. Rev. Chem. · 2009 · 60 · 14710.1146/annurev.physchem.040808.090352 ↗
40. Schwille P. · Biophys. Chem. · 1997 · 66 · 21110.1016/S0301-4622(97)00061-6 ↗
41. Novotny L. · 200610.1017/CBO9780511813535 ↗
42. Sersic I. · New J. Phys. · 2011 · 13 · 08301910.1088/1367-2630/13/8/083019 ↗
43. Balanis C. A. · 2005
44. Rigneault H. · Opt. Lett. · 1999 · 24 · 14810.1364/OL.24.000148 ↗
45. Harrison W. A. · 1970
46. Kretschmann M. · Phys. Rev. B · 2002 · 66 · 24540810.1103/PhysRevB.66.245408 ↗
47. Nikolaev I. · Phys. Rev. A · 2005 · 71 · 05381310.1103/PhysRevA.71.053813 ↗
48. Barth M. · Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 08512910.1103/PhysRevB.72.085129 ↗
49. Garcia-Santamaria R. · Phys. Rev. B · 2005 · 71 · 19511210.1103/PhysRevB.71.195112 ↗
50. Galisteo-López J. R. · Phys. Rev. B · 2006 · 73 · 12510310.1103/PhysRevB.73.125103 ↗
51. Li Z.-Y. · Phys. Rev. B · 2001 · 63 · 12510610.1103/PhysRevB.63.125106 ↗
52. Nikolaev I. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 772 · 725010.1021/jp7111439 ↗
53. Wenger J. · Opt. Express · 2008 · 16 · 300810.1364/OE.16.003008 ↗
54. Saleh B. E. A. · 2007
55. Penninkhof J. J. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 772 · 414610.1021/jp710780j ↗
56. Taflove A. · 2005
57. Lukosz W. · J. Opt. Soc. Am. · 1977 · 67 · 160710.1364/JOSA.67.001607 ↗
58. Lukosz W. · J. Opt. Soc. Am. · 1977 · 67 · 161510.1364/JOSA.67.001615 ↗