We examine the time-resolved resonance energy transfer of excitons from single n-butyl amine-bound, chloride-terminated nanocrystals to two-dimensional graphene through time-correlated single photon counting. The radiative biexponential lifetime kinetics and blinking statistics of the individual surface-modified nanocrystal elucidate the non-radiative decay channels. Blinking modification as well as a 4× reduction in spontaneous emission were observed with the short chloride and n-butylamine ligands, probing the energy transfer pathways for the development of graphene-nanocrystal nanophotonic devices.
REFERENCES
1.
Z.
Lin
, H.
Li
, A.
Franceschetti
, and M.
Lusk
, ACS Nano
6
(5
), 4029
(2012
).2.
J. S.
Owen
, J.
Park
, P. E.
Trudeau
, and A. P.
Alivisatos
, J. Am. Chem. Soc.
130
, 12279
(2008
).3.
J.
Tang
, K. W.
Kemp
, S.
Hoogland
, K. S.
Jeong
, H.
Liu
, L.
Levina
, M.
Furukawa
, X.
Wang
, R.
Debnath
, D.
Cha
, K. W.
Chou
, A.
Fischer
, A.
Amassian
, J. B.
Asbury
, and E. H.
Sargent
, Nature Mater.
10
, 765
(2011
).4.
N. C.
Anderson
and J. S.
Owen
, Chem. Mater.
25
, 69
(2013
).5.
A. H.
Ip
, S. M.
Thon
, S.
Hoogland
, O.
Voznyy
, D.
Zhitomirsky
, R.
Debnath
, L.
Levina
, L. R.
Rollny
, G. H.
Carey
, A.
Fischer
, K. W.
Kemp
, I. J.
Kramer
, Z.
Ning
, A. J.
Labelle
, K. W.
Chou
, A.
Amassian
, and E. H.
Sargent
, Nat. Nanotechnol.
7
, 577
(2012
).6.
Z.
Chen
, S.
Berciaud
, C.
Nuckolls
, T. F.
Heinz
, and L. E.
Brus
, ACS Nano
4
, 2964
(2010
).7.
L.
Gaudreau
, K. J.
Tielrooij
, G. E. D. K.
Prawiroatmodjo
, J.
Osmond
, F. J.
García de Abajo
, and F. H. L.
Koppens
, Nano Lett.
13
, 2030
(2013
).8.
G.
Gómez-Santos
and T.
Stauber
, Phys. Rev. B
84
, 165438
(2011
).9.
R. S.
Swathi
and K. L.
Sebastian
, J. Chem. Phys.
130
, 086101
(2009
).10.
K. S.
Novoselov
, A. K.
Geim
, S. V.
Morozov
, D.
Jiang
, Y.
Zhang
, S. V.
Dubonos
, I. V.
Grigorieva
, and A. A.
Firsov
, Science
306
(5696
), 666
(2004
).11.
A. K.
Geim
and K. S.
Novoselov
, Nature Mater.
6
, 183
(2007
).12.
A. C.
Neto
, F.
Guinea
, N. M. R.
Peres
, K. S.
Novoselov
, and A. K.
Geim
, Rev. Mod. Phys.
81
(1
), 109
(2009
).13.
A. N.
Grigorenko
, M.
Polini
, and K. S.
Novoselov
, Nat. Photonics
6
(11
), 749
(2012
).14.
S. Z.
Butler
, S. M.
Hollen
, L.
Cao
, Y.
Cui
, J. A.
Gupta
, H. R.
Gutiérrez
, and J. E.
Goldberger
, ACS Nano
7
(4
), 2898
(2013
).15.
Y.
Zhang
, Y. W.
Tan
, H. L.
Stormer
, and P.
Kim
, Nature
438
, 201
–204
(2005
).16.
C. R.
Dean
, L.
Wang
, P.
Maher
, C.
Forsythe
, F.
Ghahari
, Y.
Gao
, J.
Katoch
, M.
Ishigami
, P.
Moon
, M.
Koshino
, T.
Taniguchi
, K.
Watanabe
, K. L.
Shepard
, J.
Hone
, and P.
Kim
, Nature
497
(7451
), 598
(2013
).17.
C.
Lee
, X.
Wei
, J. W.
Kysar
, and J.
Hone
, Science
321
, 385
(2008
).18.
K. F.
Mak
, M. Y.
Sfeir
, Y.
Wu
, C. H.
Lui
, J. A.
Misewich
, and T. F.
Heinz
, Phys. Rev. Lett.
101
, 196405
(2008
).19.
K. I.
Bolotin
, K. J.
Sikes
, Z.
Jiang
, M.
Klima
, G.
Fudenberg
, J.
Hone
, P.
Kim
, and H. L.
Stormer
, Solid State Commun.
146
, 351
(2008
).20.
E.
Morales-Narváez
, B.
Pérez-López
, L. B.
Pires
, and A.
Merkoçi
, Carbon
50
, 2987
(2012
).21.
S.
Jang
and Y. C.
Cheng
, WIREs Comput. Mol. Sci.
3
, 84
–104
(2013
).22.
R.
Bose
, J.
Gao
, F. W.
Sun
, J. F.
McMillan
, A. D.
Williams
, and C. W.
Wong
, Opt. Express
17
, 22474
(2009
).23.
M. T.
Rakher
, R.
Bose
, C. W.
Wong
, and K.
Srinivasan
, Opt. Express
19
, 1786
–1793
(2011
).24.
M.
Nirmal
, B. O.
Dabbousi
, M. G.
Bawendi
, J. J.
Macklin
, J. K.
Trautman
, T. D.
Harris
, and L. E.
Brus
, Nature
383
, 802
(1996
).25.
C.
Galland
, Y.
Ghosh
, A.
Steinbrück
, J. A.
Hollingsworth
, H.
Htoon
, and V. I.
Klimov
, Nat. Commun.
3
, 908
(2012
).26.
C.
Galland
, Y.
Ghosh
, A.
Steinbrück
, J. A.
Hollingsworth
, V. I.
Klimov
, and H.
Htoon
, Nature Commun.
479
, 203
–207
(2011
).27.
M.
Kuno
, D. P.
Fromm
, H. F.
Hamann
, A.
Gallagher
, and D. J.
Nesbitt
, J. Chem. Phys.
112
, 3117
(2000
).28.
C. H.
Crouch
, O.
Sauter
, X.
Wu
, R.
Purcell
, C.
Querner
, M.
Drndic
, and M.
Pelton
, Nano Lett.
10
, 1692
–1698
(2010
).29.
J. J.
Peterson
and D. J.
Nesbitt
, Nano Lett.
9
, 338
–345
(2009
).30.
R. R.
Nair
, P.
Blake
, A. N.
Grigorenko
, K. S.
Novoselov
, T. J.
Booth
, T.
Stauber
, N. M. R.
Peres
, and A. K.
Geim
, Science
320
, 1308
(2008
).31.
A.
Al Salman
, A.
Tortschanoff
, G.
Van der Zwan
, F.
Van Mourik
, and M.
Chergui
, Chem. Phys.
357
, 96
(2009
).32.
N. C.
Anderson
, M. P.
Hendricks
, J. J.
Choi
, and J. S.
Owen
, J. Am. Chem. Soc.
135
, 18536
–18548
(2013
).33.
X.
Wang
, L.
Qu
, J.
Zhang
, X.
Peng
, and M.
Xiao
, Nano Lett.
3
(8
), 1103
(2003
).34.
Y.
Matsumoto
, R.
Kanemoto
, T.
Itoh
, S.
Nakanishi
, M.
Ishikawa
, and V.
Biju
, J. Phys. Chem. C
112
, 1345
(2008
).35.
R.
Bose
, J. F.
McMillan
, J.
Gao
, C. J.
Chen
, D. V.
Talapin
, C. B.
Murray
, K. M.
Rickey
, and C. W.
Wong
, Nano Lett.
8
, 2006
–2011
(2008
).36.
M.
Liu
, H.
Zhao
, X.
Quan
, S.
Chen
, and X.
Fan
, Chem. Commun.
46
, 7909
(2010
).37.
I. V.
Lightcap
and P. V.
Kamat
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 7109
–7116
(2012
).38.
N.
Petrone
, C. R.
Dean
, I.
Meric
, A. M.
van der Zande
, P. Y.
Huang
, L.
Wang
, D.
Muller
, K. L.
Shepard
, and J.
Hone
, Nano Lett.
12
(6
), 2751
–2756
(2012
).39.
G.
Konstantatos
, M.
Badioli
, L.
Gaudreau
, J.
Osmond
, J.
, Bernechea
, F. P. G.
Arquer
, and F. H.
Koppens
, Nat. Nanotechnol.
7
(6
), 363
–368
(2012
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
