Индуцированное фононами уширение спектральной линии в примесном стекле в рамках модели резонансных колебательных мод: тетра-трет-бутилтеррилен в полиизобутилене

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Ранее мы показали [PRB 110, 045430 (2024)], что уширение бесфононных линий одиночных молекул тетра-трет-бутилтеррилена, внедренных в матрицу аморфного полиизобутилена, является результатом взаимодействия с резонансными колебательными модами, которые возникают в результате влияния примеси на нормальные моды матрицы. Однако оставался вопрос, способен ли данный подход успешно описать многочисленные экспериментальные данные по спектроскопии одиночных молекул и фотонного эха, полученные ранее для той же системы примесь/матрица. В настоящей работе мы демонстрируем высокую предсказательную силу модели резонансных мод, рассматриваемой в рамках общей теории электрон-фононного взаимодействия, а также демонстрируем хорошее согласие со всеми экспериментальными данными. Проанализировав данные по спектроскопии одиночных молекул, мы обнаружили неожиданно большую дисперсию силовых констант для примесных молекул. Чтобы объяснить данный эффект, мы предлагаем простую микроскопическую модель, предполагающую флуктуации расстояния между примесной молекулой и ее ближайшим окружением.

Об авторах

А. О Савостьянов

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН, Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН)

Email: a.savostyanov@troitsk.lebedev.ru
Троицк, Россия

А. В Наумов

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН, Троицкое обособленное подразделение (ТОП ФИАН); Московский педагогический государственный университет (МПГУ); Институт спектроскопии РАН (ИСАН)

Троицк, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. J.-H. Kim, S. Aghaeimeibodi, J. Carolan, D. Englund, and E. Waks, Optica 7, 291 (2020).
  2. C. Toninelli, I. Gerhardt, A. S. Clark et al. (Collaboration), Nat. Mater. 20, 1615 (2021).
  3. S. Adhikari, R. Smit, and M. Orrit, J. Phys. Chem. C 128, 3 (2024).
  4. A. H. Safavi-Naeini, D. van Thourhout, R. Baets, and R. Van Laer, Optica 6, 213 (2019).
  5. N. R. Jungwirth, B. Calderon, Y. Ji, M. G. Spencer, M.E. Flatte, and G.D. Fuchs, Nano Lett. 16, 6052 (2016).
  6. S. G. Bishop, J. P. Hadden, F. D. Alzahrani, R. Hekmati, D. L. Huffaker, W. W. Langbein, and A. J. Bennett, ACS Photonics 7, 1636 (2020).
  7. S. P. Feofilov, A. B. Kulinkin, and N. M. Khaidukov, J. Lumin. 224, 117284 (2020).
  8. R. Smit, A. Tebyani, J. Hameury, S. J. van der Molen, and M. Orrit, Nat. Commun. 14, 7960 (2023).
  9. A. O. Savostianov, I. Yu. Eremchev, T. Plakhotnik, and A. V. Naumov, Phys. Rev. B 110, 045430 (2024).
  10. A. S. Barker and A. J. Sievers, Rev. Mod. Phys. 47, (1975).
  11. H. R. Schober and B. B. Laird, Phys. Rev. B 44, 6746 (1991).
  12. I. S. Osad’ko, Phys. Rep. 206, 43 (1991).
  13. I. S. Osad’ko, Selective Spectroscopy of Single Molecules, Springer, Berlin, N.Y. (2003).
  14. D. Hsu and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 81, 1604 (1984).
  15. M. A. Krivoglaz, Sov. Phys. Solid State 6, 1340 (1964).
  16. D. E. McCumber, Phys. Rev. 133, A163 (1964).
  17. A. V. Naumov, Y. G. Vainer, and L. Kador, Phys. Rev. B 79, 132201 (2009).
  18. S. J. Zilker, L. Kador, J. Friebel, Yu. G. Vainer, M. A. Kol’chenko, and R. I. Personov, J. Chem. Phys. 109, 6780 (1998).
  19. M. Knyazev, K. Karimullin, and A. Naumov, Phys. Status Solidi (RRL) 11, 1600414 (2017).
  20. M. Orrit, J. Bernard, and R. I. Personov, J. Phys. Chem. 97, 10256 (1993).
  21. B. Frick, D. Richter, and S. Trevino, Physica A 201, (1993).
  22. P. D. Mannheim, Phys. Rev. 165, 1011 (1968).
  23. E. Barkai, Y. Jung, and R. Silbey, Annu. Rev. Phys. Chem. 55, 457 (2004).
  24. G. J. Small, Chem. Phys. Lett. 57, 501 (1978).
  25. E. Leontidis, U. W. Suter, M. Schuetz, H.-P. Luethi, A. Renn, and U. P. Wild, J. Am. Chem. Soc. 117, 7493 (1995).
  26. I. Renge, J. Phys. Chem. B 108, 10596 (2004).
  27. V. G. Karpov, M. I. Klinger, and F. N. Ignat’ev, Sov. Phys. JETP 57, 439 (1983).
  28. P. Esquinazi, Tunneling Systems in Amorphous and Crystal line Solids, Springer, Berlin (1998).
  29. S. A. Kulagin and I. S. Osadko, Phys. Status Solidi (b) 110, 57 (1982).
  30. N. L. Naumova, A. V. Naumov, A. N. Nikitina, I. A. Vasil’eva, Zh. A. Krasnaya, and Yu. V. Smirnova, Opt. Spectrosc. 92, 383 (2002).
  31. V. N. Novikov, A. P. Sokolov, B. Strube, N. V. Surovtsev, E. Duval, and A. Mermet, J. Chem. Phys. 107, 1057 (1997).
  32. K. R. Karimullin, A. I. Arzhanov, I. Y. Eremchev, B. A. Kulnitskiy, N. V. Surovtsev, and A. V. Naumov, Laser Phys. 29, 124009 (2019).
  33. A. I. Arzhanov, А. О. Savostianov, К. А. Magaryan, К. R. Karimullin, and A. V. Naumov, Photonics Russia 15, 622 (2021).
  34. I. Yu. Eremchev, A. Yu. Neliubov, K. N. Boldyrev, V. G. Ralchenko, V. S. Sedov, L. Kador, and A. V. Naumov, J. Phys. Chem. C 125, 17774 (2021).
  35. А. О. Savostianov, I. Yu. Eremchev, and А. V. Naumov, Photonics Russia 17, 508 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024