Estudio de la modificación de fluorescencia de nanopartículas upconversion en el entorno de nanopartículas metálicas

Abstract

Proponemos un modelo para estudiar la evolución de las poblaciones de los niveles de una nanopartícula upconversion dopada con iones Yb^(3+) y Er^(3+) en la proximidad de una nanopartícula de oro mediante el formalismo de la matriz densidad. Un campo láser linealmente polarizado con longitud de onda de 980 nm excita los niveles de los iones y produce plasmones en la nanopartícula de oro. La influencia de los efectos plasmónicos de la nanopartícula de oro son analizados en aproximación dipolar, estos dan lugar al aumento del campo local sentido por la nanopartícula upconversion, permitiendo una mayor población efectiva de los niveles superiores de los iones de Er^(3+). La optimización del modelo se ha llevado acabo por el estudio comparado de los tiempos de vida de la fluorescencia y del control del ratio de emisión de luz verde y roja mediante modulación del campo de excitación. Finalmente se ha analizado la dependencia de la fluorescencia de la nanopartícula upconversion en función de la distancia a la nanopartícula de oro.

The dynamical evolution of the levels of an upconversion nanoparticle co-doped with Er3 + and Yb3 + in the vicinity of a metallic nanoparticle is analyzed theoretically. A linearly polarized field with wavelength 980 nm excites the levels of the ions and produces surface plasman resonance in the metallic nanoparticle. The effects of the interaction with the metallic nanoparticle are analyzed in dipolar aproximation. The metalhc nanoparticle produces an enhacement of the local field felt by the upconversion nanoparticle increasing the upconversion efficiency. The theoretical model is compared with severa! experimental results to prove its validity. Finally, results of the dependence of the upconversion fluorescence with the distance between the upconversion nanoparticle and the metallic nanoparticle are obtained.