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Strongly Coupled Exciton-Surface Lattice Resonances Engineer Long-Range Energy Propagation.
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-05-29 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01236 Ravindra Kumar Yadav 1 , Matthew Otten 2 , Weijia Wang 3, 4 , Cristian L Cortes 2 , David J Gosztola 2 , Gary P Wiederrecht 2 , Stephen K Gray 2 , Teri W Odom 3, 5, 6 , Jaydeep K Basu 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-05-29 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01236 Ravindra Kumar Yadav 1 , Matthew Otten 2 , Weijia Wang 3, 4 , Cristian L Cortes 2 , David J Gosztola 2 , Gary P Wiederrecht 2 , Stephen K Gray 2 , Teri W Odom 3, 5, 6 , Jaydeep K Basu 1
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Achieving propagation lengths in hybrid plasmonic systems beyond typical values of tens of micrometers is important for quantum plasmonics applications. We report long-range optical energy propagation due to excitons in semiconductor quantum dots (SQDs) being strongly coupled to surface lattice resonance (SLRs) in silver nanoparticle arrays. Photoluminescence (PL) measurements provide evidence of an exciton-SLR (ESLR) mode extending at least 600 μm from the excitation region. We also observe additional energy propagation with range well beyond the ESLR mode and with dependency on the coupling strength, g, between SQDs and SLR. Cavity quantum electrodynamics calculations capture the nature of the PL spectra for consistent g values, while coupled dipole calculations show a SQD number-dependent electric field decay profile consistent with the experimental spatial PL profile. Our results suggest an exciting direction wherein SLRs mediate long-range interactions between SQDs, having possible applications in optoelectronics, sensing, and quantum information science.
中文翻译：
强耦合激子-表面晶格共振工程师远距离能量传播。
在混合等离激元系统中，达到超过典型的几十微米的传播长度对于量子等离激元应用非常重要。我们报告由于半导体量子点（SQDs）中的激子与银纳米粒子阵列中的表面晶格共振（SLRs）强耦合而引起的远距离光能传播。光致发光（PL）测量提供了从激发区延伸至少600μm的激子SLR（ESLR）模式的证据。我们还观察到额外的能量传播，其范围远远超出了ESLR模式，并且取决于SQD和SLR之间的耦合强度g。腔量子电动力学计算捕获了一致g的PL光谱的性质耦合偶极子计算显示与实验空间PL分布一致的SQD数依赖性电场衰减分布。我们的结果表明了一个令人振奋的方向，其中SLR介导SQD之间的远程相互作用，可能在光电子，传感和量子信息科学中得到应用。
更新日期：2020-07-08
中文翻译：
强耦合激子-表面晶格共振工程师远距离能量传播。
在混合等离激元系统中，达到超过典型的几十微米的传播长度对于量子等离激元应用非常重要。我们报告由于半导体量子点（SQDs）中的激子与银纳米粒子阵列中的表面晶格共振（SLRs）强耦合而引起的远距离光能传播。光致发光（PL）测量提供了从激发区延伸至少600μm的激子SLR（ESLR）模式的证据。我们还观察到额外的能量传播，其范围远远超出了ESLR模式，并且取决于SQD和SLR之间的耦合强度g。腔量子电动力学计算捕获了一致g的PL光谱的性质耦合偶极子计算显示与实验空间PL分布一致的SQD数依赖性电场衰减分布。我们的结果表明了一个令人振奋的方向，其中SLR介导SQD之间的远程相互作用，可能在光电子，传感和量子信息科学中得到应用。
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