Abstract

We studied theoretically the exciton coherent dynamics in the hybrid complex composed of CdTe quantum dot (QDs) and rodlike Au nanoparticles (NPs) by the self-consistent approach. Through adjusting the aspect ratio of the rodlike Au NPs, the radiative rate of the exciton and the nonradiative energy transfer rate from the QD to the Au NP are tunable in the wide range 0.054ns1 and 4.4×104to2.6ns1, respectively; consequently, the period of Rabi oscillations of exciton population is tunable in the range 0.6π9π.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |

  1. T. H. Stievater, X. Li, D. G. Steel, D. Gammon, D. S. Katzer, D. Park, C. Piermarocchi, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 87, 133603 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. Q. Q. Wang, A. Muller, P. Bianucci, E. Rossi, Q. K. Xue, T. Takagarahara, C. Piermarocchi, A. H. MacDonald, and C. K. Shih, Phys. Rev. B 72, 035306 (2005).
    [CrossRef]
  3. E. Dulkeith, M. Ringler, T. A. Klar, A. M. Javier, and W. J. Parak, Nano Lett. 5, 585 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. Y. Sugawara, T. A. Kelf, J. J. Baumberg, M. E. Abdelsalam, and P. N. Bartlett, Phys. Rev. Lett. 97, 266808 (2006).
    [CrossRef]
  5. Z. Gueroui and A. Libchaber, Phys. Rev. Lett. 93, 166108 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. M. Slocik, A. O. Govorov, and R. R. Naik, Supramol. Chem. 18, 415 (2006).
    [CrossRef]
  7. K. T. Shimizu, W. K. Woo, B. R. Fisher, H. J. Eisler, and M. G. Bawendi, Phys. Rev. Lett. 89, 117401 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. V. K. Komarala, Y. P. Rakovich, A. L. Bradley, S. J. Byrne, Y. K. Gun'ko, N. Gaponik, and A. Eychmüller, Appl. Phys. Lett. 89, 253118 (2006).
    [CrossRef]
  9. A. Neogi, H. Morkoç, T. Kuroda, and A. Tacheuchi, Opt. Lett. 30, 93 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. K. Okamoto, S. Vyawahare, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1674 (2006).
    [CrossRef]
  11. N. Liu, B. S. Prall, and V. I. Klimov, J. Am. Chem. Soc. 128, 15362 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. O. Kulakovich, N. Strekal, A. Yaroshevich, S. Maskevich, S. Gaponenko, I. Nabiev, U. Woggon, and M. Artemyev, Nano Lett. 2, 1449 (2002).
    [CrossRef]
  13. J.-H. Song, T. Atay, S. Shi, H. Urabe, and A. V. Nurmikko, Nano Lett. 5, 1557 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. J. S. Biteen, D. Pacifici, N. S. Lewis, and H. A. Atwater, Nano Lett. 5, 1768 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. H. Mertens, J. S. Biteen, H. A. Atwater, and A. Polman, Nano Lett. 6, 2622 (2005).
    [CrossRef]
  16. J. N. Farahani, D. W. Pohl, H.-J. Eisler, and B. Hecht, Phys. Rev. Lett. 95, 017402 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. K. Ray, R. Badugu, and J. R. Lakowicz, J. Am. Chem. Soc. 128, 8998 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. K.-C. Je, H. Ju, M. Treguer, T. Cardinal, and S.-H. Park, Opt. Express 14, 7994 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  19. P. P. Pompa, L. Martiradonna, A. D. Torre, F. D. Salar, L. Manna, M. de Vittorio, F. Calabi, R. Cingolani, and R. Rinaldi, Nat. Nanotechnol. 1, 126 (2006).
    [CrossRef]
  20. A. O. Govorov, G. W. Bryant, W. Zhang, T. Skeini, J. Lee, N. A. Kotov, J. M. Slocik, and R. R. Naik, Nano Lett. 6, 984 (2006).
    [CrossRef]
  21. J. Lee, A. O. Govorov, J. Dulka, and N. A. Kotov, Nano Lett. 4, 2323 (2004).
    [CrossRef]
  22. J. Lee, P. Hernandez, J. Lee, A. O. Govorov, and N. A. Kotov, Nat. Mater. 6, 291 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  23. J. Lee, A. O. Govorov, and N. A. Kotov, Nano Lett. 5, 2063 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  24. W. Zhang, A. O. Govorov, and G. W. Bryant, Phys. Rev. Lett. 97, 146804 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  25. M. L. Sandrock and C. A. Foss, Jr., J. Phys. Chem. B 103, 11398 (1999).
    [CrossRef]
  26. A. O. Govorov and I. Carmeli, Nano Lett. 7, 620 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  27. R. Koole, P. Liljeroth, C. de M. Donegá, D. Vanmaekelbergh, and A. Meijerink, J. Am. Chem. Soc. 128, 10436 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  28. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).
  29. L. A. Padilha, J. Fu, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, C. L. Cesar, L. C. Barbosa, and C. H. B. Cruz, Opt. Express 13, 6460 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  30. A. Bouhelier, R. Bachelot, G. Lerondel, S. Kostcheev, P. Royer, and G. P. Wiederrecht, Phys. Rev. Lett. 95, 267405 (2005).
    [CrossRef]

2007 (2)

J. Lee, P. Hernandez, J. Lee, A. O. Govorov, and N. A. Kotov, Nat. Mater. 6, 291 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. O. Govorov and I. Carmeli, Nano Lett. 7, 620 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

2006 (11)

R. Koole, P. Liljeroth, C. de M. Donegá, D. Vanmaekelbergh, and A. Meijerink, J. Am. Chem. Soc. 128, 10436 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

W. Zhang, A. O. Govorov, and G. W. Bryant, Phys. Rev. Lett. 97, 146804 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Okamoto, S. Vyawahare, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1674 (2006).
[CrossRef]

K.-C. Je, H. Ju, M. Treguer, T. Cardinal, and S.-H. Park, Opt. Express 14, 7994 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Sugawara, T. A. Kelf, J. J. Baumberg, M. E. Abdelsalam, and P. N. Bartlett, Phys. Rev. Lett. 97, 266808 (2006).
[CrossRef]

J. M. Slocik, A. O. Govorov, and R. R. Naik, Supramol. Chem. 18, 415 (2006).
[CrossRef]

V. K. Komarala, Y. P. Rakovich, A. L. Bradley, S. J. Byrne, Y. K. Gun'ko, N. Gaponik, and A. Eychmüller, Appl. Phys. Lett. 89, 253118 (2006).
[CrossRef]

N. Liu, B. S. Prall, and V. I. Klimov, J. Am. Chem. Soc. 128, 15362 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Ray, R. Badugu, and J. R. Lakowicz, J. Am. Chem. Soc. 128, 8998 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

P. P. Pompa, L. Martiradonna, A. D. Torre, F. D. Salar, L. Manna, M. de Vittorio, F. Calabi, R. Cingolani, and R. Rinaldi, Nat. Nanotechnol. 1, 126 (2006).
[CrossRef]

A. O. Govorov, G. W. Bryant, W. Zhang, T. Skeini, J. Lee, N. A. Kotov, J. M. Slocik, and R. R. Naik, Nano Lett. 6, 984 (2006).
[CrossRef]

2005 (10)

J.-H. Song, T. Atay, S. Shi, H. Urabe, and A. V. Nurmikko, Nano Lett. 5, 1557 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Biteen, D. Pacifici, N. S. Lewis, and H. A. Atwater, Nano Lett. 5, 1768 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

H. Mertens, J. S. Biteen, H. A. Atwater, and A. Polman, Nano Lett. 6, 2622 (2005).
[CrossRef]

J. N. Farahani, D. W. Pohl, H.-J. Eisler, and B. Hecht, Phys. Rev. Lett. 95, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Q. Q. Wang, A. Muller, P. Bianucci, E. Rossi, Q. K. Xue, T. Takagarahara, C. Piermarocchi, A. H. MacDonald, and C. K. Shih, Phys. Rev. B 72, 035306 (2005).
[CrossRef]

E. Dulkeith, M. Ringler, T. A. Klar, A. M. Javier, and W. J. Parak, Nano Lett. 5, 585 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. Lee, A. O. Govorov, and N. A. Kotov, Nano Lett. 5, 2063 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

A. Bouhelier, R. Bachelot, G. Lerondel, S. Kostcheev, P. Royer, and G. P. Wiederrecht, Phys. Rev. Lett. 95, 267405 (2005).
[CrossRef]

A. Neogi, H. Morkoç, T. Kuroda, and A. Tacheuchi, Opt. Lett. 30, 93 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

L. A. Padilha, J. Fu, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, C. L. Cesar, L. C. Barbosa, and C. H. B. Cruz, Opt. Express 13, 6460 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (2)

Z. Gueroui and A. Libchaber, Phys. Rev. Lett. 93, 166108 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

J. Lee, A. O. Govorov, J. Dulka, and N. A. Kotov, Nano Lett. 4, 2323 (2004).
[CrossRef]

2002 (2)

O. Kulakovich, N. Strekal, A. Yaroshevich, S. Maskevich, S. Gaponenko, I. Nabiev, U. Woggon, and M. Artemyev, Nano Lett. 2, 1449 (2002).
[CrossRef]

K. T. Shimizu, W. K. Woo, B. R. Fisher, H. J. Eisler, and M. G. Bawendi, Phys. Rev. Lett. 89, 117401 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

2001 (1)

T. H. Stievater, X. Li, D. G. Steel, D. Gammon, D. S. Katzer, D. Park, C. Piermarocchi, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 87, 133603 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (1)

M. L. Sandrock and C. A. Foss, Jr., J. Phys. Chem. B 103, 11398 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

V. K. Komarala, Y. P. Rakovich, A. L. Bradley, S. J. Byrne, Y. K. Gun'ko, N. Gaponik, and A. Eychmüller, Appl. Phys. Lett. 89, 253118 (2006).
[CrossRef]

J. Am. Chem. Soc. (3)

N. Liu, B. S. Prall, and V. I. Klimov, J. Am. Chem. Soc. 128, 15362 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Ray, R. Badugu, and J. R. Lakowicz, J. Am. Chem. Soc. 128, 8998 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

R. Koole, P. Liljeroth, C. de M. Donegá, D. Vanmaekelbergh, and A. Meijerink, J. Am. Chem. Soc. 128, 10436 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

J. Phys. Chem. B (1)

M. L. Sandrock and C. A. Foss, Jr., J. Phys. Chem. B 103, 11398 (1999).
[CrossRef]

Nano Lett. (9)

A. O. Govorov and I. Carmeli, Nano Lett. 7, 620 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. O. Govorov, G. W. Bryant, W. Zhang, T. Skeini, J. Lee, N. A. Kotov, J. M. Slocik, and R. R. Naik, Nano Lett. 6, 984 (2006).
[CrossRef]

J. Lee, A. O. Govorov, J. Dulka, and N. A. Kotov, Nano Lett. 4, 2323 (2004).
[CrossRef]

J. Lee, A. O. Govorov, and N. A. Kotov, Nano Lett. 5, 2063 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

O. Kulakovich, N. Strekal, A. Yaroshevich, S. Maskevich, S. Gaponenko, I. Nabiev, U. Woggon, and M. Artemyev, Nano Lett. 2, 1449 (2002).
[CrossRef]

J.-H. Song, T. Atay, S. Shi, H. Urabe, and A. V. Nurmikko, Nano Lett. 5, 1557 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Biteen, D. Pacifici, N. S. Lewis, and H. A. Atwater, Nano Lett. 5, 1768 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

H. Mertens, J. S. Biteen, H. A. Atwater, and A. Polman, Nano Lett. 6, 2622 (2005).
[CrossRef]

E. Dulkeith, M. Ringler, T. A. Klar, A. M. Javier, and W. J. Parak, Nano Lett. 5, 585 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Nat. Mater. (1)

J. Lee, P. Hernandez, J. Lee, A. O. Govorov, and N. A. Kotov, Nat. Mater. 6, 291 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Nat. Nanotechnol. (1)

P. P. Pompa, L. Martiradonna, A. D. Torre, F. D. Salar, L. Manna, M. de Vittorio, F. Calabi, R. Cingolani, and R. Rinaldi, Nat. Nanotechnol. 1, 126 (2006).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. B (1)

Q. Q. Wang, A. Muller, P. Bianucci, E. Rossi, Q. K. Xue, T. Takagarahara, C. Piermarocchi, A. H. MacDonald, and C. K. Shih, Phys. Rev. B 72, 035306 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (7)

T. H. Stievater, X. Li, D. G. Steel, D. Gammon, D. S. Katzer, D. Park, C. Piermarocchi, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 87, 133603 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

W. Zhang, A. O. Govorov, and G. W. Bryant, Phys. Rev. Lett. 97, 146804 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Sugawara, T. A. Kelf, J. J. Baumberg, M. E. Abdelsalam, and P. N. Bartlett, Phys. Rev. Lett. 97, 266808 (2006).
[CrossRef]

Z. Gueroui and A. Libchaber, Phys. Rev. Lett. 93, 166108 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

J. N. Farahani, D. W. Pohl, H.-J. Eisler, and B. Hecht, Phys. Rev. Lett. 95, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

K. T. Shimizu, W. K. Woo, B. R. Fisher, H. J. Eisler, and M. G. Bawendi, Phys. Rev. Lett. 89, 117401 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

A. Bouhelier, R. Bachelot, G. Lerondel, S. Kostcheev, P. Royer, and G. P. Wiederrecht, Phys. Rev. Lett. 95, 267405 (2005).
[CrossRef]

Supramol. Chem. (1)

J. M. Slocik, A. O. Govorov, and R. R. Naik, Supramol. Chem. 18, 415 (2006).
[CrossRef]

Other (1)

E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagrams of the hybrid complexes with (a) to-the-end orientation and (b) by-the-side orientation.

Fig. 2
Fig. 2

γ rad versus q for the hybrid complexes with (a) g = 2 and (b) g = 1 when Δ = 2 , 4, 6 nm . γ rad versus q for the complexes with (c) g = 2 and (d) g = 1 when λ exc = 600 , 750, 900 nm .

Fig. 3
Fig. 3

γ non - rad versus q for the hybrid complexes with (a) g = 2 and (b) g = 1 when Δ = 2 , 4, 6 nm . γ non - rad versus q for the hybrid complexes with (c) g = 2 and (d) g = 1 when λ exc = 600 , 750, 900 nm .

Fig. 4
Fig. 4

Exciton dynamics in the hybrid complexes with (a) g = 2 and (b) g = 1 . Periods of the exciton ROs versus q for the complexes with (c) g = 2 and (d) g = 1 .

Equations (3)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

U ̇ = 1 2 ( γ 10 Im [ G ] W ) U + ( δ 1 2 Re [ G ] W ) V + Im [ Ω eff ] W ,
V ̇ = 1 2 ( γ 10 Im [ G ] W ) V ( δ 1 2 Re [ G ] W ) U + Re [ Ω eff ] W ,
W ̇ = γ 10 ( 1 + W ) Re [ Ω eff ] V Im [ Ω eff ] U 1 4 Im [ G ] ( U 2 + V 2 ) ,

Metrics