Surface-enhanced fluorescence within a metal nanoparticle array: The role of solvent and plasmon couplings

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 13, 2011, Pages 5450-5460

  Sánchez González, Ángel ^a   Corni, Stefano ^b   Mennucci, Benedetta ^a  

^a UNIVERSITY OF PISA   (Italy)

^b CNR   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONTINUUM MODEL; DIELECTRIC MATRIXES; FLUORESCENCE INTENSITIES; HYBRID MODEL; INTERPARTICLE DISTANCES; METAL CLUSTER; METAL NANOPARTICLE ARRAYS; METAL NANOPARTICLES; NANOPARTICLE ARRAY; NONRADIATIVE DECAYS; PARTICLE DISTANCE; PLASMON COUPLING; PLASMON RESONANCES; QUANTUM MECHANICAL MODEL; SINGLE-PARTICLE; SOLVENT EFFECTS; SQUARE ARRAY; SURFACE ENHANCED FLUORESCENCE;

CONTINUUM MECHANICS; COUPLINGS; DIMETHYLFORMAMIDE; FLUORESCENCE; METALS; NANOPARTICLES; NAPHTHALENE; OPTICAL PROPERTIES; PLASMONS; QUANTUM THEORY; SOLVENTS; SURFACE PLASMON RESONANCE;

SILVER;

EID: 79953697420     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp111196f     Document Type: Article

References (90)

1. Drexhage, K. H. In Progress in Optics; Wolfe, E., Ed.; North-Holland: Amsterdam, 1974; pp 161 - 323.
2. Chance, R. R.; Prock, A.; Silbey, R. Adv. Chem. Phys. 1978, 37, 1
3. Aravind, P. K.; Metiu, H. Chem. Phys. Lett. 1980, 74, 301
4. Weitz, D. A.; Garoff, S.; Hansen, C. D.; Gramila, T. J. Opt. Lett. 1982, 7, 89
5. Weitz, D. A.; Garoff, S.; Gersten, J. I.; Nitzan, A. J. Chem. Phys. 1983, 78, 5324
6. Leitner, A.; Lippitsch, M. E.; Draxler, S.; Reigler, M.; Aussenegg, F. R. Appl. Phys. B: Lasers Opt. 1985, 36, 106
7. Fleischmann, M.; Hendra, P. J.; McQuillan, A. J. Chem. Phys. Lett. 1974, 26, 163
8. Albrecht, M. G.; Creighton, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5215
9. Jeanmaire, D. L.; Van Duyne, R. P. J. Electroanal. Chem. 1977, 84, 1
10. Kneipp, K.; Moskovits, M.; Kneipp, H., Eds. Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications; Topics in Applied Physics; Springer: Berlin, 2006; p 103.
11. Geddes, C. D.; Lakowicz, J. R. J. Fluoresc. 2002, 12, 121
12. Lakowicz, J. R.; Geddes, C. D.; Gryczynski, I.; Malicka, J.; Gryczynski, Z.; Aslan, K.; Lukomska, J.; Matveeva, E.; Zhang, J.; Badugu, R.; Huang, J. J. Fluoresc. 2004, 14, 425
13. Chen, Y.; Munechika, K.; Ginger, D. S. Nano Lett. 2007, 7, 690
14. Muskens, O. L.; Giannini, V.; Sánchez-Gil, J. A.; Gómez Rivas, J. Nano Lett. 2007, 7, 2871
15. Tam, F.; Goodrich, G. P.; Johnson, B. R.; Halas, N. J. Nano Lett. 2007, 7, 496
16. Zhang, J.; Fu, Y.; Chowdhury, M. H.; Lakowitz, J. R. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18
17. Zhang, J.; Fu, Y.; Chowdhury, M. H.; Lakowicz, J. R. Nano Lett. 2007, 7, 2101
18. Bek, A.; Jansen, R.; Ringler, M.; Mayilo, S.; Klar, T. A.; Feldmann, J. Nano Lett. 2008, 8, 485
19. Kinkhabwala, A.; Yu, Z.; Fan, S.; Avlasevich, Y.; Mullen, K.; Moerner, W. E. Nat. Photonics 2009, 3, 654
20. Kim, J.; Dantelle, G.; Revaux, A.; Berard, M.; Huignard, A.; Gacoin, T.; Boilot, J. Langmuir 2010, 26, 8842
21. Encina, E. R.; Coronado, E. A. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3918
22. Kinnan, M. K.; Chumanov, G. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7496
23. Yang, L.; Wang, H.; Yan, B.; Reinhard, B. M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4901
24. Jain, P. K.; El-Sayed, M. A. Chem. Phys. Lett. 2010, 487, 153
25. Rechberger, W.; Hohenau, A.; Leitner, A.; Krenn, J. R.; Lamprecht, B.; Aussenegg, F. R. Opt. Commun. 2003, 220, 137
26. Su, K.; Wei, Q.; Zhang, X.; Mock, J. J.; Smith, D. R.; Schultz, S. Nano Lett. 2003, 3, 1087
27. Govorov, A. O.; Bryant, G. W.; Zhang, W.; Skeini, T.; Lee, J.; Kotov, N. A.; Slocik, J. M.; Naik, R. R. Nano Lett. 2006, 6, 984
28. Alù, A.; Engheta, N. Phys. Rev. B 2008, 78, 195111
29. Engheta, N. Science 2007, 317, 1698
30. Davis, T. J.; Vernon, K. C.; Gomez, D. E. J. Appl. Phys. 2009, 106, 043502
31. Tabor, C.; Van Haute, D.; El-Sayed, M. A. ACS Nano 2009, 3, 3670
32. Gersten, J.; Nitzan, A. J. Chem. Phys. 1980, 73, 3023
33. Maniv, T.; Metiu, H. J. Chem. Phys. 1980, 72, 1996
34. Yang, W.-H.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Chem. Phys. 1995, 103, 869
35. Bian, R. X.; Dunn, R. C.; Xie, X. S.; Leung, P. T. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 4772
36. Zhao, L.; Jensen, L.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2911
37. Zhao, L. L.; Jensen, L.; Schatz, G. C. Nano Lett. 2006, 6, 1229
38. Lombardi, J. R.; Birke, R. L. J. Chem. Phys. 2007, 126, 244709
39. Jensen, L.; Aikens, C. M.; Schatz, G. C. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1061
40. Corni, S.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 3739
41. Corni, S.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1156
42. Chance, R. R.; Prock, A.; Silbey, R. Molecular Fluorescence and Energy Transfer Near Interfaces. In Advances in Chemical Physics; Prigogine, I.; Rice, S. A., Eds.; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, N.J., 1978; Vol. 37, Chapter 1, p 1.
43. Garoff, S.; Weitz, D. A.; Alvarez, M. S.; Gersten, J. I. J. Chem. Phys. 1984, 81, 5189
44. Rahmani, A.; Chaumet, P. C.; de Fornel, F. Phys. Rev. A 2001, 63, 023819
45. Xu, H.; Wang, X.-H.; Persson, M. P.; Xu, H. Q.; Käll, M.; Johansson, P. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 243002
46. Corni, S.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7266
47. Andreussi, O.; Corni, S.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2004, 121, 10190
48. Caricato, M.; Andreussi, O.; Corni, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16652
49. Vukovic, S.; Corni, S.; Mennucci, B. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 121
50. Cannone, F.; Chirico, G.; Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16491
51. Loumaigne, M.; Praho, R.; Nutarelli, D.; Werts, M. H. W.; Débarre, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 11004
52. Slocik, J. M.; Govorov, A. O.; Naik, R. R. Nano Lett. 2006, 6, 984
53. Masiello, D. J.; Schatz, G. C. J. Chem. Phys. 2010, 132, 064102
54. Morton, S. M.; Jensen, L. J. Chem. Phys. 2010, 133, 074103
55. Casida, M. E. In Recent Advances in Density Functional Methods; Chong, D. P., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995.
56. Gross, E. U. K.; Dobson, J. F.; Petersilka, M. In Density Functional Theory II; Nalewajski, R. F., Ed.; Springer: Heidelberg, 1996.
57. Iozzi, M. F.; Mennucci, B.; Tomasi, J.; Cammi, R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7029
58. Munifoz-Losa, A.; Vukovic, S.; Corni, S.; Mennucci, B. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16364
59. Sanchez-Gonzalez, A.; Munifoz-Losa, A.; Vukovic, S.; Corni, S.; Mennucci, B. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1553
60. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999
61. Mennucci, B. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1666
62. Mennucci, B.; Cancés, E.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10506
63. Cancés, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032
64. Zerner, M. C. J. Chem. Phys. 1975, 62, 2788
65. Bacon, A. D.; Zerner, M. C. Theor. Chim. Acta 1979, 53, 21
66. Zerner, M. C.; Lipkowitz, K. B.; Boyd, D. B. Rev. Comput. Chem. 1991, 2, 313
67. Euler, J. Z. Phys. 1954, 137, 318
68. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
69. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785
70. Palik, E. D. Handbook of Optical Constants of Solids; Academic Press: New York, 1985; Vol. 1, p 257.
71. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270
72. Wadt, W. R.; Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1985, 82, 284
73. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 29930
74. Xiao, L.; Wang, L. Chem. Phys. Lett. 2004, 392, 452
75. Castro, A.; Marques, M. A.; Romer, A. H.; Oliveira, M. J.; Rubio, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 144110
76. Yang, X.; Zhou, J.; Weng; Dong, J. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 23115
77. Frisch, M. J.; Gaussian03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
78. Margineanu, A.; Hotta, J.; Vallée, R. A. L.; Van der Auweraer, M.; Ameloot, M.; Stefan, A.; Beljonne, D.; Engelborghs, Y.; Herrmann, A.; Mullen, K.; De Schryver, F. C.; Hofkens, J. Biophys. J. 2007, 93, 2877
79. Baggerman, J.; Jagesar, D. C.; Vallée, R. A. L.; Hofkens, J.; De Schryver, F. C.; Schelhase, F.; Vogtle, F.; Brouwer, A. M. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 1291
80. Fron, E.; Bell, T. D. M.; Van Vooren, A.; Schweitzer, G.; Cornil, J.; Beljonne, D.; Toele, P.; Jacob, J.; Mullen, K.; Hofkens, J.; Van der Auweraer, M.; De Schryver, F. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 610
81. Navarro, J. R. G.; Plugge, M.; Loumaigne, M.; Sanchez-Gonzalez, A.; Mennucci, B.; Debarre, A.; Brouwer, A. M.; Werts, M. H. V. Photochem. Photobiol. Sci. 2010, 9, 1042
82. Experimental data of fluorescence of NI in DMF solution were kindly provided by M. Plugge and A. M. Brouwer.
83. Kinnan, M. K.; Chumanov, G. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7496
84. Jain, P. K.; El-Sayed, M. A. Nano Lett. 2008, 8, 4347
85. Bonacic-Koutecky, V.; Burda, J.; Mitri, R.; Ge, M.; Zampella, G.; Fantucci, P. J. Chem. Phys. 2002, 117, 3120
86. Wang, J.; Wang, G.; Zhao, J. Chem. Phys. Lett. 2003, 380, 716
87. Fernandez, E. M.; Soler, J. M.; Garzon, I. L.; Balbas, L. C. Phys. Rev. B 2004, 70, 165403
88. Zhao, L.; Jensen, L.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2911
89. Jensen, L.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4756
90. Fredigo, S.; Harbich, W.; Buttet, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 10706