Absorcion de luz incrementada en nanoestructuras metal plasmonico-magnetita

GONZÁLEZ OCHEA R. A.; ENCINA, E. R.

Córdoba

Congreso; 106◦ Reunion Anual de la Asociacion Fisica Argentina; 2021

ASOCIACIÓN FÍSICA ARGENTINA

El dise~no y la preparacion de estructuras capaces de convertir de manera eciente la energa solar en energa qumica o electrica son claves para la sostenibilidad ambiental y constituyen un gran desafo actual. En este sentido, las nanoestructuras hbridas compuestas por metales plasmonicos y oxidos semiconductores (NHs) han mostrado un rendimiento satisfactorio para desempe~nar este papel. Las propiedades de captacion de luz de NHs de diversa composicion, tama~no y forma han sido investigadas tanto experimental como teoricamente. [1] Los metales plasmonicos mas empleados son Au y Ag, siendo TiO2, ZnO, Cu2O, -Fe2O3 los oxidos semiconductores mas utilizados. La absorcion de luz incrementada en estas NHs y, en consecuencia, la mayor generacion de portadores de carga en el componente semiconductor, se ha atribuido a tres mecanismos principales diferentes: captura de luz, inyeccion de electrones calientes y transferencia de energa de resonancia inducida por plasmon (PIRET). [2] En este trabajo, se estudiaron las propiedades de captacion de luz de NHs esfericas del tipo nucleo-coraza mediante simulaciones electrodinamicas aplicando la aproximacion de dipolos discretos. [3] El nucleo de las NHs esta compuesto por un metal (Ag, Au, Al) mientras que la coraza concentrica por el oxido de hierro magnetita (Fe3O4). El valor del diametro del nucleo metalico D se vario sistematicamente en el intervalo 10-90 nm, mientras que el espesor de la coraza E en el intervalo 20-80 nm. Los espectros de extincion, absorcion y dispersion fueron calculados para longitudes de onda comprendidas entre 400-900 nm. La metodologa implementada permitio examinar la contribucion de cada componente de la NH a la eciencia de absorcion, Qabs, por separado. Sobre la base de los valores de Qabs, fue posible calcular el flujo de fotones absorbidos dentro del componente Fe3O4, , una cantidad relevante que determina en gran medida la eciencia de la fotoconversion en los fotocatalizadores. En general, se encontro que el mayor ujo de fotones absorbidos en la coraza de Fe3O4 ocurre cuando D E = 4, independientemente dela naturaleza del nucleo metalico. Ademas, alcanza los mayores y menores valores cuando el nucleo esta compuesto por Ag y Al, respectivamente.