Hiệu Ứng Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng Trong Cấu Trúc Hình Trụ

Luận án tiến sĩ nghiên cứu vật lý hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng trong sự hiện diện của cấu trúc hình trụ, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng trong lĩnh

• Tác giả: Nguyễn Văn Phước
• Người hướng dẫn: PGS. Hồ Trung Dũng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
• Đề tài: Hiệu Ứng Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng Trong Cấu Trúc Hình Trụ
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. TỔNG QUAN
• 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
• 2.1. Cosély thuyết
• 2.2. Lượng tử hóa trường điện từ
• 2.3. Công thức tổng quát cho tốc độ truyền năng lượng cộng hưởng
• 2.4. Phương pháp tính toán
• 2.5. Hàm Green trong chân không và hệ trụ nhiều lớp
• 2.6. Các thành phần của hàm Green
• 2.7. Hệ trụ band-gap
• 2.8. Hệ trụ có tường phản xạ toàn phần
• 3. TỐC ĐỘ RET CỦA HAI NGUYÊN TỬ Ở BÊN NGOÀI KHỐI TRỤ
• 3.1. Tốc độ RET phụ thuộc vị trí của hai nguyên tử
• 3.1.1. Hai nguyên tử cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của hệ trụ
• 3.1.2. Hai nguyên tử cùng nằm trên đường thẳng song song với trục của hệ trụ
• 3.2. Tốc độ RET phụ thuộc vào tần số chuyển mức của hai nguyên tử
• 4. TỐC ĐỘ RET CỦA HAI NGUYÊN TỬ Ở LỚP TRONG CÙNG KHỐI TRỤ
• 4.1. Tốc độ RET phụ thuộc vào vị trí của hai nguyên tử
• 4.1.1. Hai nguyên tử cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của hệ trụ
• 4.1.2. Hai nguyên tử cùng nằm trên đường thẳng song song với trục của hệ trụ
• 4.2. Tốc độ RET phụ thuộc vào tần số chuyển mức của hai nguyên tử
• 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: THÀNH PHẦN HÀM GREEN TRONG CHÂN KHÔNG
• PHỤ LỤC B: THÀNH PHẦN CỦA HÀM GREEN TÁN XẠ TRONG HỆ TRỤ NHIỀU LỚP
• B.1. Hai nguyên tử ở bên ngoài khối trụ
• B.2. Hai nguyên tử ở lớp trong cùng của khối trụ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng RET

Nghiên cứu về truyền năng lượng cộng hưởng (RET) đã trải qua một lịch sử phát triển lâu dài, bắt nguồn từ những quan sát ban đầu về ảnh hưởng của môi trường lên sự phát xạ tự phát của nguyên tử. Purcell (1946) đã chỉ ra rằng tốc độ rã tự phát của nguyên tử không phải là một đặc tính cố định mà chịu ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh. RET, còn được gọi là truyền năng lượng cộng hưởng Förster, là quá trình truyền năng lượng từ một nguyên tử cho (donor) bị kích thích sang một nguyên tử nhận (acceptor) ở mức năng lượng thấp hơn. Quá trình này hiệu quả nhất khi tần số bức xạ của donor gần với tần số hấp thụ của acceptor. Mặc dù thuật ngữ "nguyên tử" được sử dụng, RET có thể xảy ra giữa nhiều loại vật liệu, bao gồm phân tử, ion, nhóm mang màu và các hạt nano. RET khác với truyền năng lượng Dexter ở chỗ các electron không chuyển đổi giữa các hạt. Các nghiên cứu tiên phong của Cario và Franck (1922) đã thực hiện các quan sát đầu tiên về RET, và J. Perrin (1927) đã nhận thấy rằng năng lượng có thể truyền qua tương tác lưỡng cực. Förster (1948) đã phát triển một lý thuyết tốt hơn, chỉ ra rằng năng lượng truyền phụ thuộc vào sự chồng lấp phổ và khoảng cách liên nguyên tử R, khám phá ra quy luật R^-6 nổi tiếng.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng

Từ những quan sát ban đầu của Cario và Franck về sự truyền năng lượng trong hỗn hợp khí thủy ngân và thallium, đến lý thuyết của Perrin và Förster, lĩnh vực truyền năng lượng cộng hưởng đã có những bước tiến đáng kể. Công trình của Förster đặc biệt quan trọng, thiết lập mối quan hệ giữa hiệu quả truyền năng lượng, sự chồng lấp phổ và khoảng cách giữa các phân tử. Quy luật R^-6 của Förster đã trở thành nền tảng cho nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong lĩnh vực sinh học. Các nghiên cứu sau này đã tập trung vào việc kiểm chứng và mở rộng lý thuyết của Förster, cũng như khám phá các ứng dụng mới của RET trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

1.2. Ứng Dụng Đa Dạng Của Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng RET

Truyền năng lượng cộng hưởng không chỉ là một hiện tượng vật lý thú vị mà còn là một công cụ mạnh mẽ với nhiều ứng dụng thực tế. Từ việc sử dụng RET như một "thước quang phổ" để đo khoảng cách giữa các phân tử, đến việc ứng dụng trong y sinh học để nghiên cứu cấu trúc và tương tác của protein, RET đã chứng minh được tính linh hoạt và tiềm năng to lớn của mình. Ngoài ra, RET còn được sử dụng trong việc phát hiện các chất độc hại, cải thiện hiệu suất quang hợp và pin mặt trời, và chế tạo các cảm biến quang học. Sự phát triển của công nghệ nano đã mở ra những cơ hội mới cho việc ứng dụng RET trong các vật liệu nano, như ống nano carbon, graphene và chấm lượng tử.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Hiệu Ứng Truyền Năng Lượng RET

Mặc dù truyền năng lượng cộng hưởng (RET) đã được nghiên cứu rộng rãi, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua để khai thác tối đa tiềm năng của nó. Một trong những thách thức chính là kiểm soát và tối ưu hóa hiệu suất truyền năng lượng. Các yếu tố như khoảng cách giữa donor và acceptor, sự chồng lấp phổ, và môi trường xung quanh đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất RET. Việc hiểu rõ và kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để thiết kế các hệ thống RET hiệu quả. Ngoài ra, việc phát triển các vật liệu mới với các đặc tính quang học tối ưu cho RET cũng là một thách thức quan trọng. Các vật liệu nano, như chấm lượng tử và ống nano carbon, đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc cải thiện hiệu suất RET, nhưng vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để tối ưu hóa các vật liệu này. Cuối cùng, việc mở rộng phạm vi ứng dụng của RET, đặc biệt là trong các lĩnh vực như y sinh học và năng lượng, đòi hỏi sự phát triển của các kỹ thuật và phương pháp mới.

2.1. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng

Hiệu suất của truyền năng lượng cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm khoảng cách giữa donor và acceptor, sự chồng lấp phổ giữa phổ phát xạ của donor và phổ hấp thụ của acceptor, hướng tương đối của các momen lưỡng cực, và các đặc tính của môi trường xung quanh. Việc tối ưu hóa hiệu suất RET đòi hỏi sự kiểm soát chính xác các yếu tố này. Các phương pháp như điều chỉnh kích thước và hình dạng của các hạt nano, thay đổi thành phần hóa học của vật liệu, và sử dụng các kỹ thuật lắp ráp tự định hướng có thể được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất RET.

2.2. Phát Triển Vật Liệu Mới Cho Truyền Năng Lượng RET

Việc phát triển các vật liệu mới với các đặc tính quang học tối ưu là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng của truyền năng lượng cộng hưởng. Các vật liệu nano, như chấm lượng tử, ống nano carbon, và graphene, đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc cải thiện hiệu suất RET do kích thước nhỏ, diện tích bề mặt lớn, và các đặc tính quang học độc đáo. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để tối ưu hóa các vật liệu này, đặc biệt là về độ ổn định, khả năng tương thích sinh học, và khả năng điều chỉnh các đặc tính quang học.

2.3. Mở Rộng Ứng Dụng Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng RET

Mặc dù truyền năng lượng cộng hưởng đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, vẫn còn nhiều tiềm năng chưa được khai thác. Việc mở rộng phạm vi ứng dụng của RET đòi hỏi sự phát triển của các kỹ thuật và phương pháp mới, cũng như sự hợp tác giữa các nhà khoa học từ nhiều lĩnh vực khác nhau. Các lĩnh vực như y sinh học, năng lượng, và cảm biến là những lĩnh vực hứa hẹn cho việc ứng dụng RET trong tương lai.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng RET

Nghiên cứu về truyền năng lượng cộng hưởng (RET) đòi hỏi sự kết hợp của cả lý thuyết và thực nghiệm. Về mặt lý thuyết, các phương pháp như điện động lực học lượng tử (QED) và lý thuyết Förster có thể được sử dụng để mô tả và dự đoán các đặc tính của RET. Về mặt thực nghiệm, các kỹ thuật như quang phổ hấp thụ, quang phổ phát xạ, và kính hiển vi huỳnh quang có thể được sử dụng để đo và phân tích RET. Ngoài ra, các phương pháp mô phỏng máy tính, như phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và phương pháp sai phân hữu hạn theo thời gian (FDTD), có thể được sử dụng để mô phỏng các hệ thống RET phức tạp. Sự kết hợp của các phương pháp này cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cơ chế của RET và thiết kế các hệ thống RET hiệu quả hơn.

3.1. Mô Phỏng Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng Bằng Phần Mềm

Các phương pháp mô phỏng máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu truyền năng lượng cộng hưởng, đặc biệt là trong việc thiết kế và tối ưu hóa các hệ thống RET phức tạp. Các phương pháp như phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và phương pháp sai phân hữu hạn theo thời gian (FDTD) cho phép các nhà khoa học mô phỏng các hệ thống RET với độ chính xác cao và dự đoán các đặc tính của chúng. Các mô phỏng này có thể được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau, như khoảng cách giữa donor và acceptor, sự chồng lấp phổ, và môi trường xung quanh, đến hiệu suất RET.

3.2. Thực Nghiệm Đo Đạc Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng RET

Các kỹ thuật thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận các kết quả lý thuyết và mô phỏng, cũng như trong việc khám phá các hiện tượng RET mới. Các kỹ thuật như quang phổ hấp thụ, quang phổ phát xạ, và kính hiển vi huỳnh quang có thể được sử dụng để đo và phân tích RET. Các phép đo này có thể cung cấp thông tin về hiệu suất RET, khoảng cách giữa donor và acceptor, và các đặc tính quang học của vật liệu. Ngoài ra, các kỹ thuật như quang phổ tương quan huỳnh quang (FCS) và quang phổ thời gian phân giải (TRFS) có thể được sử dụng để nghiên cứu động học của RET.

IV. Ứng Dụng Truyền Năng Lượng Cộng Hưởng Trong Cảm Biến Sinh Học

Truyền năng lượng cộng hưởng (RET) đã trở thành một công cụ quan trọng trong lĩnh vực cảm biến sinh học, cho phép phát hiện và định lượng các phân tử sinh học với độ nhạy và độ đặc hiệu cao. Trong các cảm biến sinh học dựa trên RET, một phân tử donor và một phân tử acceptor được gắn vào các phân tử sinh học mục tiêu. Khi phân tử sinh học mục tiêu liên kết với cảm biến, khoảng cách giữa donor và acceptor thay đổi, dẫn đến sự thay đổi trong hiệu suất RET. Sự thay đổi này có thể được đo bằng các kỹ thuật quang học, cho phép phát hiện và định lượng phân tử sinh học mục tiêu. RET đã được sử dụng để phát triển các cảm biến sinh học cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm phát hiện bệnh tật, theo dõi quá trình sinh học, và phân tích môi trường.

4.1. Phát Hiện Bệnh Tật Bằng Cảm Biến Truyền Năng Lượng RET

Truyền năng lượng cộng hưởng đã được sử dụng để phát triển các cảm biến sinh học cho việc phát hiện sớm và chính xác các bệnh tật. Các cảm biến này có thể được sử dụng để phát hiện các dấu ấn sinh học (biomarkers) của bệnh tật, như protein, DNA, và RNA, trong các mẫu sinh học, như máu, nước tiểu, và mô. Việc phát hiện sớm các dấu ấn sinh học có thể giúp chẩn đoán bệnh tật ở giai đoạn sớm, khi việc điều trị có hiệu quả nhất.

4.2. Theo Dõi Quá Trình Sinh Học Sử Dụng RET

Truyền năng lượng cộng hưởng cũng có thể được sử dụng để theo dõi các quá trình sinh học trong thời gian thực. Các cảm biến này có thể được sử dụng để theo dõi các quá trình như tương tác protein-protein, sự thay đổi pH, và sự thay đổi nồng độ ion trong tế bào. Việc theo dõi các quá trình sinh học có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cơ chế của các quá trình này và phát triển các phương pháp điều trị mới.

V. Nghiên Cứu Cấu Trúc Hình Trụ Nano và Truyền Năng Lượng RET

Nghiên cứu về cấu trúc hình trụ nano trong bối cảnh truyền năng lượng cộng hưởng (RET) mở ra những hướng đi mới trong việc kiểm soát và tối ưu hóa quá trình truyền năng lượng. Cấu trúc hình trụ nano có thể được sử dụng để tạo ra các môi trường đặc biệt, trong đó các đặc tính quang học và điện từ được điều chỉnh để tăng cường hiệu suất RET. Ví dụ, cấu trúc hình trụ nano có thể được sử dụng để tập trung ánh sáng vào vùng không gian giữa donor và acceptor, hoặc để tạo ra các hiệu ứng cộng hưởng plasmon, giúp tăng cường tương tác giữa các phân tử. Ngoài ra, cấu trúc hình trụ nano có thể được sử dụng để bảo vệ donor và acceptor khỏi các yếu tố môi trường có hại, như oxy hóa và phân hủy quang học.

5.1. Tối Ưu Hóa Cấu Trúc Hình Trụ Nano Cho RET

Việc tối ưu hóa cấu trúc hình trụ nano là rất quan trọng để đạt được hiệu suất RET cao nhất. Các yếu tố như kích thước, hình dạng, thành phần vật liệu, và khoảng cách giữa các cấu trúc hình trụ nano đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất RET. Các phương pháp mô phỏng máy tính có thể được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố này và thiết kế các cấu trúc hình trụ nano tối ưu cho RET.

5.2. Vật Liệu Chế Tạo Cấu Trúc Hình Trụ Nano Cho RET

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho cấu trúc hình trụ nano là rất quan trọng để đạt được các đặc tính quang học và điện từ mong muốn. Các vật liệu như kim loại, bán dẫn, và vật liệu điện môi có thể được sử dụng để chế tạo cấu trúc hình trụ nano. Mỗi loại vật liệu có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn vật liệu phù hợp phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Truyền Năng Lượng

Nghiên cứu về truyền năng lượng cộng hưởng (RET) tiếp tục là một lĩnh vực năng động và đầy hứa hẹn, với nhiều tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Từ việc phát triển các cảm biến sinh học nhạy cảm và đặc hiệu, đến việc cải thiện hiệu suất pin mặt trời và đèn LED, RET đang đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong việc giải quyết các thách thức toàn cầu. Trong tương lai, các nghiên cứu về RET sẽ tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới với các đặc tính quang học tối ưu, tối ưu hóa cấu trúc nano để tăng cường hiệu suất RET, và mở rộng phạm vi ứng dụng của RET trong các lĩnh vực mới. Sự hợp tác giữa các nhà khoa học từ nhiều lĩnh vực khác nhau sẽ là chìa khóa để khai thác tối đa tiềm năng của RET.

6.1. Nghiên Cứu Vật Liệu Mới Cho Truyền Năng Lượng RET

Việc phát triển các vật liệu mới với các đặc tính quang học tối ưu là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng của truyền năng lượng cộng hưởng. Các vật liệu nano, như chấm lượng tử, ống nano carbon, và graphene, đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc cải thiện hiệu suất RET do kích thước nhỏ, diện tích bề mặt lớn, và các đặc tính quang học độc đáo. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để tối ưu hóa các vật liệu này, đặc biệt là về độ ổn định, khả năng tương thích sinh học, và khả năng điều chỉnh các đặc tính quang học.

6.2. Ứng Dụng Truyền Năng Lượng RET Trong Tương Lai

Truyền năng lượng cộng hưởng có tiềm năng ứng dụng to lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong tương lai. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm phát triển các cảm biến sinh học siêu nhạy, cải thiện hiệu suất pin mặt trời và đèn LED, và phát triển các phương pháp điều trị bệnh tật mới. Việc khai thác tối đa tiềm năng của RET đòi hỏi sự hợp tác giữa các nhà khoa học từ nhiều lĩnh vực khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYÊN VĂN PHƯỚC HIỆU UNG TRUYEN NĂNG LƯỢNG CONG HƯỞNG TRONG SỰ HIEN DIEN CUA CAU TRUC HINH TRU LUẬN AN TIEN SĨ VAT LÝ TP. HO CHÍ MINH — năm 2023 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYEN VĂN PHƯỚC HIỆU UNG TRUYEN NĂNG LƯỢNG CỘNG HUONG TRONG SỰ HIỆN DIEN CUA CAU TRUC HINH TRU Ngành: Vật ly lý thuyết và vat lý toán Mã số ngành: 62440103 Phản biện 1: GS. Lê Van Hoàng Phản biện 2: TS. Cao Huy Thiện Phản biện 3: TS.

Trần Nguyên Lân Phản biện độc lập 1: PGS. Phan Thị Ngọc Loan Phản biện độc lập 2: TS. Trần Nguyên Lân NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. Hồ Trung Dũng TP.

HỒ CHÍ MINH — năm 2023 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn khoa học, PGS.TS Hồ Trung Dũng, đã đưa ý tưởng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn và sửa chữa để giúp tôi hoàn thành luận án này. Tiếp theo tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên trong nhóm nghiên cứu của tôi, ThS. Nguyễn Dũng Chinh, TS. Tran Minh Hiến, đã cùng Thầy hướng dẫn giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc lập trình tính toán, những ý kiến hữu ích để hoàn thành các bài báo và được các tạp chí quốc tế uy tính chấp nhận công bố.

Tôi cũng xin cảm ơn các thầy trong bộ môn Vật Lý Lý Thuyết của khoa Vật Lý, trường Dai Học Khoa Hoc Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh, GS. Nguyễn Quốc Khánh, TS. Vũ Quang Tuyên, TS. Nguyễn Hữu Nhã, TS.

Võ Quốc Phong và TS. Phan Hồng Khiêm, đã giúp tôi hoàn thành các khóa học bổ túc kiến thức về Vật Lý Lý Thuyết, cũng như hoàn thành các thủ tục giáo vụ, học vụ trong suốt khóa học. Đồng thời tôi cũng xin cảm ơn các Thầy - Cô thuộc phòng Sau Đại Học của trường đã tận tình hướng dẫn các thủ tục học tập, học vụ để tôi hoàn thành khóa học một cách thuận lợi. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn tới tất cả các đồng nghiệp, ban giám hiệu trường Đại Học Tôn Đức Thắng, ban chủ nhiệm khoa và các đồng nghiệp khoa Khoa Học Ứng Dụng của tôi, đã hết sức ủng hộ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học nghiên cứu sinh, cũng như hoàn thành luận án này.

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án tiến sĩ ngành Vật lý lý thuyết và vật lý toán, với đề tài Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng trong sự hiện diện của cấu trúc hình trụ là công trình khoa hoc do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Hồ Trung Dũng. Những kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn trung thực, chính xác và không trùng lắp với các công trình đã công bố trong và ngoài nước. Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Phước 1 Mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan 1 Mục lục iii Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ, đồ thị vi Tổng quan 1 CƠ SỞ LÝ THUYET VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 11 11 Cosély thuyét 2.1 Lượng tử hóa trường điện tỪ.2 Công thức tổng quát cho tốc độ truyền năng lượng cộng hưởng.2 Phương pháp tính toấn.21 Hàm Green trong chân không và hệ trụ nhiều lớp .2 Các thành phần của hàm Green.

28 123 Hệ trụ band-gap .4 Hệ trụ có tường phản xạ toàn phần. 35 2 TỐC ĐỘ RET CỦA HAI NGUYÊN TỬ Ở BÊN NGOÀI KHỐI TRỤ 38 21 Tốc độ RET phụ thuộc vị trí của hai nguyên tỬ .1 Hai nguyên tử cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục cuahé@tru.2 Hai nguyên tử cùng nằm trên đường thing song song với trục của hệ trỤ. cu gà TT xxx va 44 2.2 Tốc độ RET phụ thuộc vào tần số chuyển mức của hai nguyên tử 50 2.1 Hai nguyên tử cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của hệ trỤ. - cu gà và 2.2 Hai nguyên tử cùng nằm trên đường thẳng song song với trục của hệ tru.

gà và xxx và 11 3 TOC DO RET CUA HAI NGUYÊN TU Ở LỚP TRONG CÙNG KHỐI TRỤ 55 3.1 Tốc độ RET phụ thuộc vào vị trí của hai nguyên tửỬ.1 Hai nguyên tử cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của hệ lrỤ. - cv và v và 59 3.2 Hai nguyên tử cùng nằm trên đường thẳng song song với trục của hệ tru. - cu gà v và 60 3.2 Tốc độ RET phụ thuộc vào tần số chuyển mức của hai nguyên tử 64 3.1 Hai nguyên tử cùng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của hệ tru. cu và xxx và 64 3.2 Hai nguyên tử cùng nằm trên đường thẳng song song với trục của hệ trụ.

- - cvTT va 66 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIEN 69 Danh mục các công trình đã công bố 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 A Thành phần hàm Green trong chân không 86 B Thành phần của hàm Green tán xạ trong hệ trụ nhiều lớp B.1 Hai nguyên tử ở bên ngoài khối trụ.2 Hai nguyên tử ở lớp trong cùng của khối trụ. 1V Danh mục các kí hiệu, các chữ viêt tat RET | Resonance Energy Transfer - Truyền năng lượng cộng hưởng A | Acceptor - là chỉ số dưới, mô tả cho các đại lượng thuộc nguyên tử nhận. D_ | Donor - là chỉ số dưới, mô tả cho đại lượng thuộc nguyên tử cho. rA | Vị trí nguyên tử cho.

rp | Vị trí nguyên tử nhận. c | Vận tốc ánh sáng. Ao | Bước sóng trung tâm vùng cấm. wo | Tần số dao động trung tâm vùng cấm.

w4 | Tần số hấp thụ của nguyên tử nhận. wp | Tần số bức xạ của nguyên tử cho. pa_ | Khoảng cách từ nguyên tử nhận đến trục của hệ tru. pp | Khoảng cách từ nguyên tử cho đến trục của hệ tru.

R, | Bán kính lớp ngoài cùng của hệ trụ. Ry_ | Bán kính lớp trong cùng của hệ trụ. To | Tóc độ truyền năng lượng cộng hưởng giữa hai nguyên tử trong môi trường chân không. [| Tốc độ truyền năng lượng cộng hưởng giữa hai nguyên tử trong môi trường vật chất.

Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1 Mô hình hai nguyên tử và môi trường hiện diện xung quanh: Hệ phẳng nhiều lớp (a); Hệ cầu (b); Hệ trụ (ec).1 Hai nguyên tử và mặt cắt ngang của môi trường có dạng khối trụ tron NI6p.2 Hai nguyên tử ở lớp trong cùng của khối trụ tròn N lớp, mỗi lớp có độ dày Ào/(4£¿) và có các hằng số điện môi ở lớp lẻ e; = 1 (với i = 1,3,.), các hằng số điện môi ở lớp chan £¿ = ey (với i = 2,4,. Nguyên tử cho có vị trí rp và nguyên tử nhận ở vị trÍírA.3 Hai nguyên tử bên ngoài khối trụ tròn N lớp, hằng số điện môi ở lớp lẻ e¡ = 1. Nguyên tử cho ở vị trí rp và nguyên tử nhận ở vi tri ra hợp với trục x một góc yy. Chúng đều có momen lưỡng cực điện định hướng lần lượt theo: phương p (a), phương y (b), phương z (c).1 Tóc độ RET chuẩn hóa khi thay đổi vị trí của nguyên tử nhận (ya, đơn vi radian, chạy từ 0 đến 7).

Hai nguyên tử ở lớp ngoài cùng, trong mặt phẳng vuông góc với trục của hệ trụ và có momen lưỡng cực điện dao động theo phương ø. Khoảng cách từ hai nguyên tử đến bề mặt khối trụ: d = 0. Đường màu đỏ biểu diễn kết quả của hệ trụ band-gap, đường màu xanh biểu diễn kết quả của hệ phản xạ toàn phần. Để cùng lúc thể hiện các giá trị rất lớn và rất nhỏ, thang logarithm được sử dụng trên trục tung.2 Như trong hình 2.1 nhưng momen lưỡng cực điện của các nguyên tử hướng theo phương.

TQ Sa Hình 2. Như trong hình 2.1 nhưng momen lưỡng cực điện của các nguyên tử hướng theo phương Z.4 Hai nguyên tử ở bên ngoài hệ trụ và cùng nằm trên một đường song song với trục. Nguyên tử cho được cố định tại zp = 0 và vi tri nguyên tử nhận thay đổi .Q Q TQ Q2 vi Hình 2.5 Tốc độ RET chuẩn hóa cho hai nguyên tử ở lớp ngoài cùng, nằm trên cùng một đường thẳng song song với trục của hệ trụ, như là hàm của vị trí của nguyên tử nhận khi vị trí này thay đổi dọc theo trục z. Các nguyên tử có momen lưỡng cực điện dao động theo phương ø.

Khoảng cách giữa hai nguyên tử đến bề mặt khối trụ d = 0. Để cùng lúc thể hiện các giá trị rất lớn và rất nhỏ, thang logarithm được sử dụng trên trục tung.5, nhưng các nguyên tử có momen lưỡng cực điện dao động theo phương y, .5, nhưng các nguyên tử có momen lưỡng cực điện dao động theo phương z.8 Tốc độ RET chuẩn hóa như là hàm của tần số chuyển mức nguyên tử wa/wo. Hai nguyên tử bên ngoài hệ trụ, trên cùng một mặt phẳng vuông góc với trục của hệ trụ và có momen lưỡng cực điện dao động lần lượt theo phương p (a), theo phương ¿ (b), theo phương z (c).9 Tốc độ RET chuẩn hóa như là hàm của tần số chuyển mức nguyên tử wa/wo. Hai nguyên tử bên ngoài hệ trụ, trên cùng một đường thang song song với trục của hệ trụ và có momen lưỡng cực điện dao động lần lượt theo phương ø (a), theo phương ¿ (b), theo phương z (c).

Hình 31 Tốc độ RET chuẩn hóa khi vị trí của nguyên tử nhận (ya, don vi radian, chạy từ 0 đến z) thay đổi. Hai nguyên tử ở lớp trong cùng, trên cùng mặt phẳng vuông góc với trục của hệ trụ và có momen lưỡng cực dao động theo phương ø. Khoảng cách từ hai nguyên tử đến bề mặt khối trụ: d = 0. Đường màu đỏ biểu diễn kết quả của hệ tru band-gap, đường màu xanh biểu diễn kết quả của hệ phản xạ toàn phần.

Để cùng lúc thể hiện các giá trị rất lớn và rất nhỏ, thang logarithm được sử dụng trên trục tung. Như trong hình 3.1, nhưng các nguyên tử có momen lưỡng cực dao động theo phương ÿ@. c Q Q LH ng k k va Hình 3.3 Như trong hình 3.1, nhưng các nguyên tử có momen lưỡng cực dao động theo phuong 2Z. ee vii Hình 3.4 Tốc độ RET chuẩn hóa của hai nguyên tử ở lớp trong cùng của hệ trụ như là hàm của vị trí của nguyên tử nhận.

Hai nguyên tử nằm trên đường thẳng song song với trục và momen lưỡng cực điện của chúng đao động theo phương ø. Khoảng cách giữa hai nguyên tử đến bề mặt khối trụ d = 0. Thang logarithm được sử dụng trên trục tung.5 Như trong hình 3.4, nhưng momen lưỡng cực điện của các nguyên tử dao động theo phương ý.