Вплив температури на поверхневий плазмонний резонанс в наночастинках мiдi
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe58.03.0249Ключові слова:
surface plasmon resonance, copper nanoparticles, temperature-induced effectsАнотація
Дослiджено температурнi залежностi енергiї та пiвширини поверхневого плазмонного резонансу в сферичних наночастинках мiдi розмiрами 17–59 нм у кварцевiй матрицi в iнтервалi температур 293–460 K. Показано, що пiдвищення температури приводить до червоного зсуву та розширення поверхневого плазмонного резонансу в наночастинках Cu. Отриманi залежностi проаналiзовано в рамках теоретичної моделi, яка включає теплове розширення наночастинки, електрон-фононне розсiяння у наночастинцi та температурну залежнiсть дiелектричної проникностi матрицi. Показано, що теплове розширення є основним механiзмом, що зумовлює температурний червоний зсув поверхневого плазмонного резонансу в наночастинках мiдi. Виявлено, що об’ємний коефiцiєнт теплового розширення наночастинок Cu не залежить вiд розмiру частинки в дослiдженому дiапазонi розмiрiв. У свою чергу показано, що збiльшення частоти електрон-фононного розсiяння при збiльшеннi температури є домiнуючим механiзмом розширення поверхневого плазмонного резонансу в наночастинках мiдi.
Посилання
<li> U. Kreibig and M. Vollmer, Optical Properties of Metal Clusters (Springer, Berlin, 1995). C.F. Bohren and D.R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley, Chichester, 1998).</li>
<li> B.G. Ershov, E. Janata, A. Henglein, and A. Fojtik, J Phys. Chem. 97, 4589 (1993). <a href="https://doi.org/10.1021/j100120a006">https://doi.org/10.1021/j100120a006</a></li>
<li> A. Henglein, J. Phys. Chem. 97, 5457 (1993). <a href="https://doi.org/10.1021/j100123a004">https://doi.org/10.1021/j100123a004</a></li>
<li> A. Barhoumi, D. Zhang, F. Tam, and N. Halas, J. Am. Chem. Soc. 130, 5523 (2008). <a href="https://doi.org/10.1021/ja800023j">https://doi.org/10.1021/ja800023j</a></li>
<li> F. Le, D. Brandl, Y. Urzhumov, H. Wang, J. Kundu, N. Halas, J. Aizpurua, and P. Nordlander, ACS Nano 2, 707 (2008). <a href="https://doi.org/10.1021/nn800047e">https://doi.org/10.1021/nn800047e</a></li>
<li> G. Laurent, N. Felidj, J. Grand, J. Aubard, G. Levi, A. Hohenau, J. Krenn, and F. Aussenegg, J. of Microsc.-Oxford 229, 189 (2008).</li>
<li> R. Bakker, H. Yuan, Z. Liu, V. Drachev, A. Kildishev, V. Shalaev, R. Pedersen, S. Gresillon, and A. Boltasseva, Appl. Phys. Lett. 92, 043101 (2008). <a href="https://doi.org/10.1063/1.2836271">https://doi.org/10.1063/1.2836271</a></li>
<li> G. Gay, B. de Lesegno, R. Mathevet, J. Weiner, H. Lezec, and T. Ebbesen, Appl. Phys. B 81, 871 (2005). <a href="https://doi.org/10.1007/s00340-005-2016-x">https://doi.org/10.1007/s00340-005-2016-x</a></li>
<li> O.A. Yeshchenko, I.M. Dmitruk, A.A. Alexeenko, M.Yu. Losytskyy, A.V. Kotko, and A.O. Pinchuk, Phys. Rev. B 79, 235438 (2009). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.235438">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.235438</a></li>
<li> A. Gobin, M. Lee, R. Drezek, N. Halas, and J. West, Clin. Cancer Res. 11, 9095S (2005).</li>
<li> C. Hubert, A. Rumyantseva, G. Lerondel, J. Grand, S. Kostcheev, L. Billot, A. Vial, R. Bachelot, and P. Royer, Nano Lett. 5, 615 (2005). <a href="https://doi.org/10.1021/nl047956i">https://doi.org/10.1021/nl047956i</a></li>
<li> K. Kandere-Grzybowska, C. Campbell, Y. Komarova, B. Grzybowski, and G. Borisy, Nature Methods 2, 739 (2005). <a href="https://doi.org/10.1038/nmeth796">https://doi.org/10.1038/nmeth796</a></li>
<li> M. Choi, K.J. Stanton-Maxey, J.K. Stanley, C.S. Levin, R. Bardhan, D. Akin, S. Badve, J. Sturgis, J.P. Robinson, R. Bashir, N.J. Halas, and S.E. Clare, Nano Lett. 7, 3759 (2007). <a href="https://doi.org/10.1021/nl072209h">https://doi.org/10.1021/nl072209h</a></li>
<li> L. Hirsch, A. Gobin, A. Lowery, F. Tam, R. Drezek, N. Halas, and J. West, Annals Biomed. Engineering 34, 15 (2006). <a href="https://doi.org/10.1007/s10439-005-9001-8">https://doi.org/10.1007/s10439-005-9001-8</a></li>
<li> D. O'Neal, L. Hirsch, N. Halas, J. Payne, and J. West, Cancer Lett. 209, 171 (2004). <a href="https://doi.org/10.1016/j.canlet.2004.02.004">https://doi.org/10.1016/j.canlet.2004.02.004</a></li>
<li> D. Citrin, Nano Lett. 5, 985 (2005). <a href="https://doi.org/10.1021/nl050513+">https://doi.org/10.1021/nl050513+</a></li>
<li> J. Jung, T. Sondergaard, and S. Bozhevolnyi, Phys. Rev. B 76, 035434 (2007). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.035434">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.035434</a></li>
<li> K. Leosson, T. Nikolajsen, A. Boltasseva, and S. Bozhevolnyi, Opt. Express 14, 314 (2006). <a href="https://doi.org/10.1364/OPEX.14.000314">https://doi.org/10.1364/OPEX.14.000314</a></li>
<li> B. Steinberger, A. Hohenau, H. Ditlbacher, A. Stepanov, A. Drezet, F. Aussenegg, A. Leitner, and J. Krenn, Appl. Phys. Lett. 88, 094104 (2006). <a href="https://doi.org/10.1063/1.2180448">https://doi.org/10.1063/1.2180448</a></li>
<li> J. Takahara, S. Yamagishi, H. Taki, A. Morimoto, and T. Kobayashi, Opt. Lett. 22, 475 (1997). <a href="https://doi.org/10.1364/OL.22.000475">https://doi.org/10.1364/OL.22.000475</a></li>
<li> U. Kreibig, Appl. Phys. B 93, 79 (2008). <a href="https://doi.org/10.1007/s00340-008-3213-1">https://doi.org/10.1007/s00340-008-3213-1</a></li>
<li> W.A. Challener, C. Peng, A.V. Itagi, D. Karns, W. Peng, Y. Peng, X.M. Yang, X. Zhu, N.J. Gokemeijer, Y.-T. Hsia, G. Ju, R.E. Rottmayer, M.A. Seigler, and E.C. Gage, Nature Photon. 3, 303 (2009). <a href="https://doi.org/10.1038/nphoton.2009.71">https://doi.org/10.1038/nphoton.2009.71</a></li>
<li> L.R. Hirsch, R.J. Stafford, J.A. Bankson, S.R. Sershen, B. Rivera, R.E. Price, J.D. Hazle, N.J. Halas, and J.L. West, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 13549 (2003). <a href="https://doi.org/10.1073/pnas.2232479100">https://doi.org/10.1073/pnas.2232479100</a></li>
<li> A. Lowery, A. Gobin, E. Day, N. Halas, and J. West, Breast Cancer Res. Treat. 100, S289 (2006).</li>
<li> A. Lowery, A. Gobin, E. Day, N. Halas, and J. West, Int. J. Nanomed. 1, 149 (2006). <a href="https://doi.org/10.2147/nano.2006.1.2.149">https://doi.org/10.2147/nano.2006.1.2.149</a></li>
<li> L. Cao, D.N. Barsic, A.R. Guichard, and M.L. Brongersma, Nano Lett. 7, 3523 (2007). <a href="https://doi.org/10.1021/nl0722370">https://doi.org/10.1021/nl0722370</a></li>
<li> W. Cai, J.S. White, and M.L. Brongersma, Nano Lett. 9, 4403 (2009). <a href="https://doi.org/10.1021/nl902701b">https://doi.org/10.1021/nl902701b</a></li>
<li> U. Kreibig, J. Phys. F 4, 999 (1974). <a href="https://doi.org/10.1088/0305-4608/4/7/007">https://doi.org/10.1088/0305-4608/4/7/007</a></li>
<li> R.H. Doremus, J. Chem. Phys. 40, 2389 (1964). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1725519">https://doi.org/10.1063/1.1725519</a></li>
<li> R.H. Doremus, J. Chem. Phys. 42, 414 (1965). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1695709">https://doi.org/10.1063/1.1695709</a></li>
<li> P. Mulvaney, in Nanoscale Materials in Chemistry, edited by K.J. Klabunde (Wiley, New York, 2001), p. 121. <a href="https://doi.org/10.1002/0471220620.ch5">https://doi.org/10.1002/0471220620.ch5</a></li>
<li> J.-S.G. Bouillard, W. Dickson, D.P. O'Connor, G.A. Wurtz, and A.V. Zayats, Nano Lett. 12, 1561 (2012). <a href="https://doi.org/10.1021/nl204420s">https://doi.org/10.1021/nl204420s</a></li>
<li> D.Yu. Fedyanin, A.V. Krasavin, A.V. Arsenin, and A.V. Zayats, Nano Lett. 12, 2459 (2012). <a href="https://doi.org/10.1021/nl300540x">https://doi.org/10.1021/nl300540x</a></li>
<li> S. Link and M.A. El-Sayed, J. Phys. Chem. B 103, 4212 (1999). <a href="https://doi.org/10.1021/jp984796o">https://doi.org/10.1021/jp984796o</a></li>
<li> O.A. Yeshchenko, I. M. Dmitruk, A.A. Alexeenko, A.V. Kotko, J. Verdal, and A.O. Pinchuk, Plasmonics 7, 685 (2012). <a href="https://doi.org/10.1007/s11468-012-9359-z">https://doi.org/10.1007/s11468-012-9359-z</a></li>
<li> U. Kreibig and U. Genzel, Surf. Sci. 156, 678 (1985). <a href="https://doi.org/10.1016/0039-6028(85)90239-0">https://doi.org/10.1016/0039-6028(85)90239-0</a></li>
<li> S. Link and M. El-Sayed, J. Phys. Chem. B 103, 8410 (1999). <a href="https://doi.org/10.1021/jp9917648">https://doi.org/10.1021/jp9917648</a></li>
<li> C. Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley, New York, 2005).</li>
<li> N.I. Grigorchuk and P.M. Tomchuk, Phys. Rev. B 84 085448 (2011). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.085448">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.085448</a></li>
<li> K. Ujihara, J Appl. Phys. 43, 2374 (1972). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1661506">https://doi.org/10.1063/1.1661506</a></li>
<li> N.W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Saunders College, Philadelphia, 1976).</li>
<li> R.H. Bube, Electrons in Solids: An Introductory Survey (Academic Press, London, 1992).</li>
<li> Z. Li-Jun, G. Jian-Gang, and Z. Ya-Pu, Chin. Phys. Lett. 26, 066201 (2009). <a href="https://doi.org/10.1088/0256-307X/26/6/066201">https://doi.org/10.1088/0256-307X/26/6/066201</a></li>
<li> J.H. Wray and J.T. Neu, J. Opt. Soc. Am. 59, 774 (1969). <a href="https://doi.org/10.1364/JOSA.59.000774">https://doi.org/10.1364/JOSA.59.000774</a></li>
<li> P.B. Johnson and R.W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.6.4370">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.6.4370</a></li>
<li> R.C. Lincoln, K.M. Koliwad, and P.B. Ghate, Phys. Rev. 157, 463 (1967). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRev.157.463">https://doi.org/10.1103/PhysRev.157.463</a></li>
</ol>
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.
.png){kind=small}
