Поверхневий плазмонний резонанс у наноструктурі “моношар наночастинок Ni/діелектричний прошарок/плівка Au (Ni)”
Зміна шляхом варіації товщини діелектричного прошарку
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe63.5.386Анотація
Подвiйний поверхневий плазмонний резонанс спостерiгався у спектрах поглинання наночастинок Ni у планарних наноструктурах “моношар наночастинок Ni/плiвка шелаку/плiвка Au (Ni)”. Залежностi iнтенсивностi, довжини хвилi та пiвширини плазмонних пiкiв поглинання наночастинок Ni, взаємодiючих з плiвкою Au (Ni), вiд товщини дiелектричного прошарку було дослiджено в дiапазонi товщин прошарку 12–43 нм. Основними особливостями цих залежностей є збiльшення iнтенсивностi, блакитний зсув та монотонна поведiнка пiвширини плазмонних пiкiв поглинання при зменшеннi товщини дiелектричного прошарку. Спостережуванi залежностi були iнтерпретованi як результат плазмонної взаємодiї моношару наночастинок Ni з металевою плiвкою та змiни дiелектричної проникностi середовища, оточуючого наночастинки Ni, що спричинена присутнiстю плiвки металу. Для наноструктури, що мiстить плiвку золота, спостерiгалися сильнiшi залежностi спектральних характеристик поверхневого плазмонного резонансу наночастинок Ni, нiж для наноструктури з плiвкою нiкелю. Цей ефект зумовлений сильнiшою взаємодiєю наночастинок Ni з плiвкою Au та сильнiшим впливом плiвки Au на дiелектричну проникнiсть середовища, оточуючого наночастинки Ni.
Посилання
<li>E. Ozbay. Plasmonics: merging photonics and electronics at nanoscale dimensions. Science 311, 189 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.1114849">https://doi.org/10.1126/science.1114849</a>
</li>
<li>W.L. Barnes, A. Dereux, T.W. Ebbesen. Surface plasmon subwavelength optics. Nature 424, 824 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1038/nature01937">https://doi.org/10.1038/nature01937</a>
</li>
<li>M. I. Stockman. Nanoplasmonics: past, present, and glimpse into future. Opt. Express 19, 22029 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1364/OE.19.022029">https://doi.org/10.1364/OE.19.022029</a>
</li>
<li>P. Bermel, M. Ghebrebrhan, W. Chan, Y.X. Yeng, M. Araghchini, R. Hamam, C.H. Marton, K.F. Jensen, M. Soljaci?c, J.D. Joannopoulos, S.G. Johnson, I. Celanovic. Design and global optimization of high-efficiency thermophotovoltaic systems. Opt. Express 18, A314 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1364/OE.18.00A314">https://doi.org/10.1364/OE.18.00A314</a>
</li>
<li>J. Hao, J. Wang, X. Liu, W.J. Padilla, L. Zhou, M. Qiu. High performance optical absorber based on a plasmonic metamaterial. Appl. Phys. Lett. 96, 251104 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.3442904">https://doi.org/10.1063/1.3442904</a>
</li>
<li>F. Niesler, J. Gansel, S. Fischbach, M. Wegener. Metamaterial metal-based bolometers. Appl. Phys. Lett. 100, 203508 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.4714741">https://doi.org/10.1063/1.4714741</a>
</li>
<li>L. Baldassarre, V. Giliberti, A. Rosa, M. Ortolani, A. Bonamore, P. Baiocco, K. Kjoller, P. Calvani, A. Nucara. Mapping the amide I absorption in single bacteria and mammalian cells with resonant infrared nanospectroscopy. Nanotechnology 27, 075101 (2016).
<a href="https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/7/075101">https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/7/075101</a>
</li>
<li>N.I. Landy, S. Sajuyigbe, J.J. Mock, D.R. Smith, W.J. Padilla. Perfect metamaterial absorber. Phys. Rev. Lett. 100, 207402 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.207402">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.207402</a>
</li>
<li>Y. Avitzour, Y.A. Urzhumov, G. Shvets. Wide-angle infrared absorber based on a negative-index plasmonic metamaterial. Phys. Rev. B 79, 045131 (2009).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.045131">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.045131</a>
</li>
<li> N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, H. Giessen. Infrared perfect absorber and its application as plasmonic sensor. Nano Lett. 10, 2342 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1021/nl9041033">https://doi.org/10.1021/nl9041033</a>
</li>
<li> C. Koechlin, P. Bouchon, F. Pardo, J. Jaeck, X. Lafosse, J.-L. Pelouard, R. Haпdar. Total routing and absorption of photons in dual color plasmonic antennas. Appl. Phys. Lett. 99, 241104 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.3670051">https://doi.org/10.1063/1.3670051</a>
</li>
<li> C. Wu, B. Neuner, G. Shvets, J. John, A. Milder, B. Zollars, S. Savoy. Large-area wide-angle spectrally selective plasmonic absorber. Phys. Rev. B 84, 075102 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.075102">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.075102</a>
</li>
<li> A. Tittl, P. Mai, R. Taubert, D. Dregely, N.L.H. Giessen. Palladium-based plasmonic perfect absorber in the visible wavelength range and its application to hydrogen sensing. Nano Lett. 11, 4366 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1021/nl202489g">https://doi.org/10.1021/nl202489g</a>
</li>
<li> E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, P. Nordlander. A hybridization model for the plasmon response of complex nanostructures. Science 302, 419 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.1089171">https://doi.org/10.1126/science.1089171</a>
</li>
<li> O.A. Yeshchenko, I. Bondarchuk, S. Malynych, Yu. Galabura, G. Chumanov, I. Luzinov. Surface plasmon modes of sandwich-like metal–dielectric nanostructures. Plasmonics 10, 655 (2015).
<a href="https://doi.org/10.1007/s11468-014-9851-8">https://doi.org/10.1007/s11468-014-9851-8</a>
</li>
<li> V.V. Kravets, O.A. Yeshchenko, V.V. Gozhenko, L.E. Ocola, D.A. Smith, J.V. Vedral, A.O. Pinchuk. Electrodynamic coupling in regular arrays of gold nanocylinders. J. Phys. D 45, 045102 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1088/0022-3727/45/4/045102">https://doi.org/10.1088/0022-3727/45/4/045102</a>
</li>
<li> M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A.P. Alivisatos, N. Liu. Transition from isolated to collective modes in plasmonic oligomers. Nano Lett. 10, 2721 (2010).
<a href="https://doi.org/10.1021/nl101938p">https://doi.org/10.1021/nl101938p</a>
</li>
<li> M. Ringler, A. Schwemer, M. Wunderlich, A. Nichtl, K. K?urzinger, T.A. Klar, J. Feldmann. Shaping emission spectra of fluorescent molecules with single plasmonic nanoresonators. Phys. Rev. Lett. 100, 203002 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.203002">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.203002</a>
</li>
<li> A. Moreau, C. Cirac`?, J.J. Mock, R.T. Hill, Q. Wang, B.J. Wiley, A. Chilkoti, D.R. Smith. Controlled-reflectance surfaces with film-coupled colloidal nanoantennas. Nature 492, 86 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1038/nature11615">https://doi.org/10.1038/nature11615</a>
</li>
<li> J.J. Mock, R.T. Hill, A. Degiron, S. Zauscher, A. Chilkoti, D.R. Smith. Distance-dependent plasmon resonant coupling between a gold nanoparticle and gold film. Nano Lett. 8, 2245 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1021/nl080872f">https://doi.org/10.1021/nl080872f</a>
</li>
<li> C. Cirac`?, R.T. Hill, J.J. Mock, Y. Urzhumov, A.I. Fern’andez-Dom’?nguez, S.A. Maier, J.B. Pendry, A. Chilkoti, D.R. Smith. Probing the ultimate limits of plasmonic enhancement. Science 337, 1072 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.1224823">https://doi.org/10.1126/science.1224823</a>
</li>
<li> A. Sobhani, A. Manjavacas, Y. Cao, M.J. McClain, F.J. Garc’?a de Abajo, P. Nordlander, N. J. Halas. Pronounced linewidth narrowing of an aluminum nanoparticle plasmon resonance by interaction with an aluminum metallic film. Nano Lett. 15, 6946 (2015).
<a href="https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02883">https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02883</a>
</li>
<li> O.A. Yeshchenko, V.V. Kozachenko, Yu.F. Liakhov, A.V. Tomchuk, M. Haftel, A.O. Pinchuk. Gold nanoparticle plasmon resonance in near-field coupled Au NPs layer/Al film nanostructure: dependence on metal film thickness. Mater. Res. Express 4, 106401 (2017).
<a href="https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa8c3a">https://doi.org/10.1088/2053-1591/aa8c3a</a>
</li>
<li> A. Pinchuk, A. Hilger, G. von Plessen, U. Kreibig. Substrate effect on the optical response of silver nanoparticles. Nanotechnology 15 1890 (2004).
<a href="https://doi.org/10.1088/0957-4484/15/12/036">https://doi.org/10.1088/0957-4484/15/12/036</a>
</li>
<li> N. Papanikolaou. Optical properties of metallic nanoparticle arrays on a thin metallic film. Phys. Rev. B 75, 235426 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.235426">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.235426</a>
</li>
<li> P. Nordlander, F. Le. Plasmonic structure and electromagnetic field enhancements in the metallic nanoparticle-film system. Appl. Phys. B 84, 35 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1007/s00340-006-2203-4">https://doi.org/10.1007/s00340-006-2203-4</a>
</li>
<li> F. Le, N.Z. Lwin, J.M. Steele, M. Kall, N.J. Halas, P. Nordlander. Plasmons in the metallic nanoparticle-film system as a tunable impurity problem. Nano Lett. 5, 2009 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1021/nl0515100">https://doi.org/10.1021/nl0515100</a>
</li>
<li> N. Nedyalkov, T. Sakai, T. Miyanishi, M. Obara. Near field distribution in two dimensionally arrayed gold nanoparticles on platinum substrate. Appl. Phys. Lett. 90, 123106 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.2715103">https://doi.org/10.1063/1.2715103</a>
</li>
<li> G. Leveque, O.J.F. Martin. Optical interactions in a plasmonic particle coupled to a metallic film. Opt. Express 14, 9971 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1364/OE.14.009971">https://doi.org/10.1364/OE.14.009971</a>
</li>
<li> S.K. Eah, H.M. Jaeger, N.F. Scherer, G.P. Wiederrecht, X.M. Lin. Scattered light interference from a single metal nanoparticle and its mirror image. J. Phys. Chem. B 109, 11858 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1021/jp0511395">https://doi.org/10.1021/jp0511395</a>
</li>
<li> W. Wan, Y. Chong, L. Ge, H. Noh, A. D. Stone, H. Cao. Time-reversed lasing and interferometric control of absorption. Science 331, 889 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.1200735">https://doi.org/10.1126/science.1200735</a>
</li>
<li> O.A. Yeshchenko, I.M. Dmitruk, A.A. Alexeenko, A.M. Dmytruk. Optical properties of sol–gel fabricated Ni/SiO2 glass nanocomposites. J. Phys. Chem. Solids 69, 1615 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.12.002">https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.12.002</a>
</li>
<li> S. Roy, D. Das, C. Chakravorty, D.C. Agrawal. Magnetic properties of glass–metal nanocomposites prepared by the sol–gel route and hot pressing. J. Appl. Phys. 74, 4746 (1993).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.354344">https://doi.org/10.1063/1.354344</a>
</li>
<li> L. N’arvaez, O. Dom’?nguez, J.R. Mart’?nez, F. Ruiz. Preparation of (Ni-B)/SiO2, Ni/SiO2 and NiO/SiO2 nanocomposites. J. Non-Cryst. Solids 318, 37 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0022-3093(02)01877-X">https://doi.org/10.1016/S0022-3093(02)01877-X</a>
</li>
<li> M.A. Ermakova, D.Yu. Ermakov, S.V. Cherepanova, L.M. Plyasova. Synthesis of ultradispersed nickel particles by reduction of high-loaded NiO–SiO2 systems prepared by heterophase sol-gel method. J. Phys. Chem. B 106, 11922 (2002).
<a href="https://doi.org/10.1021/jp021231q">https://doi.org/10.1021/jp021231q</a>
</li>
<li> K. Takeuchi, T. Isobe, M. Senna. Effects of mechanical pretreatment of precursor sols and gels on the formation of NiO/SiO2 composites with a controlled microstructure. J. Non-Cryst. Solids 194, 58 (1996).
<a href="https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00461-0">https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00461-0</a>
</li>
<li> J. Hern’andez-Torres, A. Mendoza-Galv’an. Optical properties of sol-gel SiO2films containing Nickel. Thin Solid Films 472, 130 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.06.132">https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.06.132</a>
</li>
<li> N. Cordente, M. Respaud, F. Senocq, M.-J. Casanove, C. Amiens, B. Chaudret. Synthesis and Magnetic Properties of Nickel Nanorods. Nano Lett. 1, 565 (2001).
<a href="https://doi.org/10.1021/nl0100522">https://doi.org/10.1021/nl0100522</a>
</li>
<li> C. Estournes, T. Lutz, T. Happich, T. Quaranta, P. Wissler, J.L. Guille. Nickel nanoparticles in silica gel: Preparation and magnetic properties. J. Magn. Magn. Mater. 173, 83 (1997).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0304-8853(97)00144-3">https://doi.org/10.1016/S0304-8853(97)00144-3</a>
</li>
<li> J. Jiao, S. Seraphin, X. Wang, J.C. Withers. Preparation and properties of ferromagnetic carboncoated Fe, Co, and Ni nanoparticles. J. Appl. Phys. 80, 103 (1996).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.362765">https://doi.org/10.1063/1.362765</a>
</li>
<li> F.C. Fonseca, G.F. Goya, R.F. Jardim, R. Muccillo, N.L.V. Carre?no, E. Longo, E.R. Leite. Superparamagnetism and magnetic properties of Ni nanoparticles embedded in SiO2. Phys. Rev. B 66, 104406 (2002).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.104406">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.104406</a>
</li>
<li> B.G. Ershov. Aqueous solutions of colloidal nickel: Radiation-chemical preparation, absorption spectra, and properties. Russian Chemical Bulletin 49, 1715 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1007/BF02496340">https://doi.org/10.1007/BF02496340</a>
</li>
<li> H. Amekura, Y. Takeda, H. Kitazawa, N. Kishimoto. Modification of metal nanoparticles in SiO2 by thermal oxidation. SPIE Proc. 4977, 639 (2003).
</li>
<li> T. Isobe, S.Y. Park, R.A. Weeks, R.A. Zhur. The optical and magnetic properties of Ni+-implanted silica. J. Non-Cryst. Solids 189, 173 (1995).
<a href="https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00230-8">https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00230-8</a>
</li>
<li> O. C’?ntora-Gonz’alez, C. Estourn`es, D. Muller, J. Guille, J.J. Grob.Magnetic behavior of Ni+ implanted silica. Nucl. Instr. Meth. B 147, 422 (1999).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00579-5">https://doi.org/10.1016/S0168-583X(98)00579-5</a>
</li>
<li> H. Amekura, N. Umeda, K. Kono, Y. Takeda, N. Kishimoto, Ch. Buchal, S. Mantl. Dual surface plasmon resonances in Zn nanoparticles in SiO2: An experimental study based on optical absorption and thermal stability. Nanotechnology 18, 395707 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1088/0957-4484/18/39/395707">https://doi.org/10.1088/0957-4484/18/39/395707</a>
</li>
<li> P.B. Johnson, R.W. Christy. Optical constants of transition metals: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Pd. Phys. Rev. B 9, 5056 (1974).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.9.5056">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.9.5056</a></li>
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.