Оптичні характеристики біметалевих нанокуль
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.6.518Ключові слова:
бiметалева наночастинка, дипольна поляризовнiсть, дiелектрична функцiя, поверхневий плазмон, фактор пiдсилення поляАнотація
В роботi одержано формулу для часу релаксацiї електронiв на поверхнi i проаналiзовано частотну залежнiсть електричної i магнiтної компонент поляризовностi двошарової металевої нанокулi. Максимуми поляризовностi вiдповiдають плазмонним резонансам ядра та оболонки. Розрахунки було проведено для бiметалевих наночастинок Ag–Au, Au–Ag та Ag–Al, розташованих у тефлонi. Продемонстровано можливiсть керування оптичними характеристиками бiметалевих наночастинок змiною їх морфологiї. Проведено розрахунки перерiзiв екстинкцiї i розсiювання та фактора пiдсилення поля в околi наночастинок у широкому спектральному iнтервалi за рiзних спiввiдношень розмiрiв ядра та оболонки, а також оцiнено температуру бiметалевої нанокулi для фототермiчної терапiї злоякiсних пухлин.
Посилання
S.A. Maier. Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer Science & Business Media, 2007).
https://doi.org/10.1007/0-387-37825-1
M. Hu, J. Chen, Z.Y. Li, L. Au, G.V. Hartland, X. Li, Y. Xia. Gold nanostructures: engineering their plasmonic
properties for biomedical applications. Chem. Soc. Rev. 35, 1084 (2006).
https://doi.org/10.1039/b517615h
E.M. Larsson, C. Langhammer, I. Zori'c, B. Kasemo. Nanoplasmonic probes of catalytic reactions. Science 326, 1091 (2009).
https://doi.org/10.1126/science.1176593
H.A. Atwater, A. Polman. Plasmonics for improved photovoltaic devices. Nat. Mater. 9, 205 (2010).
https://doi.org/10.1038/nmat2629
N.L. Dmitruk, S.Z. Malinich. Surface plasmon resonances and their manifestation in the optical properties of nanostructures of noble metals. Ukr. Fiz. Zh. Ogl. 9, 3 (2014) (in Ukrainian).
D.J. De Aberasturi, A.B. Serrano-Montes, L.M. Liz-Marz'an. Modern applications of plasmonic nanoparticles: from
energy to health. Adv. Opt. Mater. 3, 602 (2015).
B. Spackov'a, P. Wrobel, M. Bockov'a, J. Homola. Optical biosensors based on plasmonic nanostructures: a review. Proc. IEEE 104, 2380 (2016).
https://doi.org/10.1109/JPROC.2016.2624340
V.I. Balykin, P.N. Melentiev. Optics and spectroscopy of a single plasmonic nanostructure. Usp. Fiz. Nauk 188, 143 (2018) (in Russian).
https://doi.org/10.3367/UFNr.2017.06.038163
M.M. Miller, A.A. Lazarides. Sensitivity of metal nanoparticle surface plasmon resonance to the dielectric environment. J. Phys. Chem. B 109, 21556 (2005).
https://doi.org/10.1021/jp054227y
A.V. Korotun, A.A. Koval. Optical properties of spherical metal nanoparticles coated with an oxide layer. Opt. Spektrosk. 127 1032 (2019) (in Russian).
https://doi.org/10.1134/S0030400X19120117
A.V. Korotun, A.O. Koval, A.A. Kryuchyn, V.M. Rubish, V.V. Petrov, I.M. Titov. Nanophotonic Technologies. Current State and Prospects (FOP Sabov A.M., 2019) (in Ukrainian) [ISBN: 978-966-02-9059-4].
U. Kreibig, M. Vollmer. Optical Properties of Metal Clusters (Springer, 1995).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-09109-8
R. Ruppin, H.Yato. Size and shape eff ects on the broadening of the plasma resonance absorption in metals. Phys. Status Solidi B 74, 647 (1976).
https://doi.org/10.1002/pssb.2220740224
N.I. Grigorchuk, P.M. Tomchuk. Optical and transport properties of spheroidal metal nanoparticles with account for the surface effect. Phys. Rev. B 84, 085448 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.085448
G.N. Blackman III, D.A. Genov. Bounds on quantum confinement effects in metal nanoparticles. Phys. Rev. B 97,
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.115440
(2018).
V.P. Kurbatskii, V.V. Pogosov. Low-frequency optical absorption by small metal particles. Pis'ma Zh. Tekhn. Fiz.
, 84 (2000) (in Russian).
V.P. Kurbatskii, A.V. Korotun, V.V. Pogosov. On the influence of the electron spectrum quantization of small
metal particles on optical absorption in composites. Zh. Tekhn. Fiz. 82, 130 (2012) (in Russian).
K. Tanabe. Field enhancement around metal nanoparticles and nanoshells: A systematic investigation. J. Phys. Chem. C 112, 15721 (2008).
https://doi.org/10.1021/jp8060009
Yu.I. Petrov. Clusters and Small Particles (Nauka, 1986) (in Russian).
R. Sato, Ma. Ohnuma, K. Oyoshi, Y. Takeda. Experimental investigation of nonlinear optical properties of Ag
nanoparticles: Eff ects of size quantization. Phys. Rev. B 90, 125417 (2014).
K.N. Afanasev, I.A. Boginskaya, A.V. Dorofeenko, A.V. Gusev, K.A. Mailyan, A.V. Pebalk, V.N. Chvalun, S.A. Ozerin, M.V. Sedova, I.A. Rodionov, W.V. Pogosov, I.A. Ryzhikov. Poly(p-xylylene)silver nanocomposites: Optical, radiative, and structural properties. IEEE Trans. Nanotechnol. 16, 274 (2017).
https://doi.org/10.1109/TNANO.2017.2661323
M.M. Moskovits, I. Srnov'a-Sloufov'a, B. Vlckov'a. Bimetallic Ag-Au nanoparticles: Extracting meaningful optical
constants from the surface-plasmon extinction spectrum. J. Chem. Phys. 116, 10435 (2002).
https://doi.org/10.1063/1.1449943
V.I. Belotelov, G. Carotenuto, L. Nicolais, A. Longo, G.P. Pepe, P. Perlo, A.K. Zvezdin. Online monitoring of
alloyed bimetallic nanoparticle formation by optical spectroscopy. J. Appl. Phys. 99, 044304 (2006).
https://doi.org/10.1063/1.2172722
M. Saliminasab, F. Shirzaditabar, R. Moradian. Electromagnetic field amplifi cation in Al/Ag spherical nanostructures. Appl. Phys. A 124, 870 (2018).
https://doi.org/10.1007/s00339-018-2302-1
N. Valizade-Shahmirzadi, T. Pakizeh. Optical characterization of broad plasmon resonances of Pd/Pt nanoparticles. Mater. Res. Express. 5, 04538 (2018).
https://doi.org/10.1088/2053-1591/aabc36
S. Sompech, S. Thaomola, A. Chingsungnoen, T. Dasri. Theoretical calculation of optical absorption property of
Cu/Ag core-shell composite nanoparticle. Mater. Res. Express. 6, 026201 (2019). https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaeb58
A.V. Skidanenko, L.A. Avakyan, E.A. Kozinkina, L.A. Bugaev. An effect of internal structure of bimetallic nanoparticles on the optical properties of the Au/Ag glass material. Fiz. Tverd. Tela 61, 115 (2019) (in Russian).
M. Chen, S. Tang, Z. Guo, X. Wang, S. Mo, X. Huang, N. Zheng. Core-shell Pd/Au nanoplates as theranostic agents for in-vivo photoacoustic imaging, CT imaging, and photothermal therapy. Adv. Mater. 26, 8210 (2014). https://doi.org/10.1002/adma.201404013
A.J. McGrath, Y.H. Chien, S. Cheong, D.A. Herman, J. Watt, A.M. Henning, R.D. Tilley. Gold over branched palladium nanostructures for photothermal cancer therapy. ACS Nano 9, 12283 (2015). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b05563
G.P. Zograf, A.S. Timin, A.R. Muslimov, I.I. Shishkin, A. Nomin'e, J. Ghanbaja, P. Ghosh, Q. Li, Mikhail V. Zyuzin, S.V. Makarov. All-optical nanoscale heating and thermometry with resonant dielectric nanoparticles for controllable drug release in living cells. Laser Photon. Rev. 14, 1900082 (2020). https://doi.org/10.1002/lpor.201900082
H.C. van de Hulst. Light Scattering by Small Particles (Dover, 1981).
C.F. Bohren, D.R. Huff man. Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley, 2008) [ISBN:978-0-471-29340-8].
A.V. Babich, V.V. Pogosov. Eff ect of dielectric coating on the electron work function and the surface stress of a metal. Surf. Sci. 603, 2393 (2009). https://doi.org/10.1016/j.susc.2009.05.036
V.V. Pogosov. On some tenzoemission eff ects of the small metal particles. Solid State Commun. 81, 129 (1992). https://doi.org/10.1016/0038-1098(92)90586-X
N.W. Ashcroft, N.D. Mermin. Solid State Physics (Saunders College Publishing, 1976).
G. Baff ou, R. Quidant, F.J. Garcia de Abajo. Nanoscale control of optical heating in complex plasmonic systems. ACS Nano 4, 709 (2010). https://doi.org/10.1021/nn901144d
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}
