Плазмонні явища у біконічних і біпірамідальних металевих наночастинках
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe68.10.695Ключові слова:
металева наночастинка, біконус, біпіраміда, плазмонний резонанс, поляризовність, еквівалентний сфероїд, аспектне відношенняАнотація
В роботi в рамках пiдходу еквiвалентного сфероїда дослiджуються оптичнi характеристики металевих наночастинок бiконiчної та бiпiрамiдальної форм. Проведено розрахунки частотних залежностей дiагональних компонент тензора поляризовностi, перерiзiв поглинання та розсiювання i частот поздовжнього та поперечного поверхневого плазмонного резонансу частинок вказаних форм. Встановлено, що положення поверхневого плазмонного резонансу суттєво залежить вiд аспектного вiдношення, коли плазмоннi коливання вiдбуваються вздовж бiльшого розмiру наночастинки i не залежить вiд аспектного вiдношення для плазмонних коливань вздовж меншого розмiру. Показано, що положення й амплiтуда максимумiв перерiзу поглинання залежать не лише вiд аспектного вiдношення, а i вiд форми поперечного перерiзу частинки (коло або п’ятикутник). В свою чергу, змiна матерiалу наночастинок має наслiдком лише зсув спектральних кривих зi збереженням вiдносних положень i величин максимумiв перерiзiв поглинання.
Посилання
U. Kreibig, M. Vollmer. Optical Properties of Metal Clusters (Springer, 1995) [ISBN: 978-3-662-09109-8].
https://doi.org/10.1007/978-3-662-09109-8
F. Vall'ee. In: Nanomaterials and Nanochemistry. Edited by C. Br'echignac, P. Houdy, M. Lahmani (Springer, 2007) [ISBN: 978-3-540-72992-1].
K.A. Willets, R.P. Van Duyne. Localized surface plasmon resonance spectroscopy and sensing. Annu. Rev. Phys. Chem. 58, 267 (2007).
https://doi.org/10.1146/annurev.physchem.58.032806.104607
S.A. Maier. Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer, 2007) [ISBN: 978-0-387-37825-1].
https://doi.org/10.1007/0-387-37825-1
M.L. Dmytruk, S.Z. Malynych. Surface plasmon resonances and their manifestation in the optical properties of noble metal nanostructures. Ukr. Fiz. Zh. Ogl. 9, 3 (2014) [in Ukrainian].
D.J. De Aberasturi, A.B. Serrano-Montes, L.M. LizMarz'an. Modern applications of plasmonic nanoparticles: From energy to health. Adv. Opt. Mater. 3, 602 (2015).
https://doi.org/10.1002/adom.201500053
Handbook of Surface Plasmon Resonance. Edited by R.B.M. Schasfoort (RSC Publishing, 2017) [ISBN: 978-1-78262-730-2].
A.O. Koval, A.V. Korotun, Yu.A. Kunytskyi, V.A. Tatarenko, I.M. Titov. Electrodynamics of Plasmonic Effects in Nanomaterials (Naukova Dumka, 2021) [in Ukrainian] [ISBN: 978-966-00-1761-0].
N.I. Grigorchuk, P.M. Tomchuk. Cross-sections of electric and magnetic light absorption by spherical metallic nanoparticles. The exact kinetic solution. Ukr. J. Phys. 51, 921 (2006).
L.M. Liz-Marzan. Tailoring surface plasmons through the morphology and assembly of metal nanoparticles. Langmuir 22, 32 (2006).
https://doi.org/10.1021/la0513353
C.J. Murphy, N.R. Jana. Controlling the aspect ratio of inorganic nanorods and nanowires. Adv. Mater. 14, 80 (2002).
https://doi.org/10.1002/1521-4095(20020104)14:1<80::AID-ADMA80>3.0.CO;2-#
X.C. Jiang, M.P. Pileni. Gold nanorods: influence of various parameters as seeds, solvent, surfactant on shape control. Colloid. Surf. A 295, 228 (2007).
https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2006.09.003
M. Liu, P.J. Guyot-Sionnest. Mechanism of silver(i) - Assisted growth of gold nanorods and bipyramids. J. Phys. Chem. B 109, 22192 (2005).
https://doi.org/10.1021/jp054808n
L.J. Sherry, S.H. Chang, G.C. Schatz, R.P. Van Duyne, B.J. Wiley, B.J. Xia. Localized surface plasmon resonance spectroscopy of single silver nanocubes. Nano Lett. 5, 2034 (2005).
https://doi.org/10.1021/nl0515753
J. Rodriguez-Fernandez, C. Novo, V. Myroshnychenko, A.M. Funston, A. S'anchez-Iglesias, I. Pastoriza-Santos, J. P'erez-Juste, F. Javier Garcia de Abajo, L.M. LizMarz'an, P. Mulvaney. Spectroscopy, imaging, and modeling of individual gold decahedra. J. Phys. Chem. C 113, 18623 (2009).
https://doi.org/10.1021/jp907646d
C.L. Nehl, H. Liao, J.H. Hafner. Optical properties of starshaped gold nanoparticles. Nano Lett. 6, 683 (2006).
https://doi.org/10.1021/nl052409y
S. Xu, L. Jiang, Y. Nie, J. Wang, H. Li, Y. Liu, W. Wang, G. Xu, X. Luo. Gold nanobipyramids as dual-functional substrates for in situ "Turn on" analyzing intracellular telomerase activity based on target-triggered plasmonenhanced fluorescence. ACS Appl. Mater. Inter. 10, 26851 (2018).
https://doi.org/10.1021/acsami.8b05447
F. Zhao, X. Wang, Y. Zhang, X. Lu, H. Xie, B. Xu, W. Ye, W. Ni. In situ monitoring of silver adsorption on assembled gold nanorods by surface-enhanced Raman scattering. Nanotechnology 31, 295601 (2020).
https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab8400
Q. Li, X. Zhuo, S. Li, Q. Ruan, Q.-H. Xu, J. Wang. Production of monodisperse gold nanobipyramids with number percentages approaching 100% and evaluation of their plasmonic properties. Adv. Opt. Mater. 3, 801 (2015).
https://doi.org/10.1002/adom.201400505
T.H. Chow, N. Li, X. Bai, X. Zhuo, L. Shao, J. Wang. Gold nanobipyramids: an emerging and versatile type of plasmonic nanoparticles. Acc. Chem. Res. 52, 2136 (2019).
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.9b00230
D. Chateau, A. Liotta, F. Vadcard, J.R. Navarro, F. Chaput, J. Lerme, F. Lerouge, S. Parola. From gold nanobipyramids to nanojavelins for a precise tuning of the plasmon resonance to the infrared wavelengths: experimental and theoretical aspects. Nanoscale 7, 1934 (2015).
https://doi.org/10.1039/C4NR06323F
A. S'anchez-Iglesias, N. Winckelmans, T. Altantzis, S. Bals, M. Grzelczak, L.M. Liz-Marz'an. High-yield seeded growth of monodisperse pentatwinned gold nanoparticles through thermally induced seed twinning. J. Am. Chem. Soc. 139, 107 (2017).
https://doi.org/10.1021/jacs.6b12143
S. Nafisah, M.Morsin, N.A. Jumadi, N. Nayan, N.S.M. Shah, N.L. Razali, N.Z. Anrnisa. Improved sensitivity and selectivity of direct localized surface plasmon resonance sensor using gold nanobipyramids for glyphosate detection. IEEE Sens. J. 20, 2378 (2019).
https://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2953928
J.R. Mejia-Salazar, O.N. Oliveira Jr. Plasmonic biosensing. Chem. Rev. 118, 10617 (2018).
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00359
E. Kim, M.D. Baaske, I. Schuldes, P.S. Wilsch, F. Vollmer. Label-free optical detection of single enzyme-reactant reactions and associated conformational changes. Sci. Adv. 3, e1603044 (2017).
https://doi.org/10.1126/sciadv.1603044
Y. Kang, H.-X. Gu, X. Zhang. A self-referenced method for determination of patulin by surface-enhanced Raman scattering using gold nanobipyramids as the substrate. Anal. Methods 11, 5142 (2019).
https://doi.org/10.1039/C9AY01366K
Y. Lin, P. Kannan, Y. Zeng, B. Qiu, L. Guo, Z. Lin. Enzyme-free multicolor biosensor based on Cu2+-modified carbon nitride nanosheets and gold nanobipyramids for sensitive detection of neuron specific enolase. Sensor. Actuat. B Chem. 283, 138 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.12.007
H. Mei, X. Wang, T. Zeng, L. Huang, Q. Wang, D. Ru, T. Huang, F. Tian, H. Wu, J. Gao. A nanocomposite consisting of gold nanobipyramids and multiwalled carbon nanotubes for amperometric nonenzymatic sensing of glucose and hydrogen peroxide. Microchim. Acta 186, 235 (2019).
https://doi.org/10.1007/s00604-019-3272-5
S. Xu, L. Jiang, Y. Liu, P. Liu, W. Wang, X. Luo. A morphology-based ultrasensitive multicolor colorimetric assay for detection of blood glucose by enzymatic etching of plasmonic gold nanobipyramids. Anal. Chim. Acta 1071, 53 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.04.053
X.L. Zhuo, X.Z. Zhu, Q. Li, Z. Yang, J.F. Wang. Gold nanobipyramid-directed growth of Length-Variable Silver Nanorods with multipolar plasmon resonances. ACS Nano 9, 7523 (2015).
https://doi.org/10.1021/acsnano.5b02622
J. Feng, L. Chen, Y. Xia, J. Xing, Z. Li, Q. Qian, Y. Wang, A. Wu, L. Zeng, Y. Zhou. Bioconjugation of gold nanobipyramids for SERS detection and targeted photothermal therapy in breast Cancer. ACS Biomater. Sci. Eng. 3, 608 (2017).
https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.7b00021
Z. Chu, H. Zhang, Y. Wu, C. Zhang, J. Liu, J. Yang. Passively Q-switched laser based on gold nanobipyramids as saturable absorbers in the 1.3 μm region. Opt. Commun. 406, 209 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2017.02.025
A.V. Korotun, Y.V. Karandas, V.I. Reva. Analytical theory of plasmon effects in rod-like metal nanoparticles. The equivalent-spheroid model Ukr. J. Phys. 67, 849 (2022).
https://doi.org/10.15407/ujpe67.12.849
A.V. Korotun, N.I. Pavlyshche. Optical absorption of a composite with randomly distributed metallic inclusions of various shapes. Funct. Mater. 29, 567 (2022).
https://doi.org/10.15407/fm29.04.567
A.V. Korotun, Ya.V. Karandas. Surface plasmons in a nanotube with a finite-thickness wall. Phys. Metal. Metallogr. 123, 7 (2022).
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}
