CORONADO EDUARDO ANDRES
Congresos y reuniones científicas
Título:
Acoplamientos Ópticos en las Resonancias Plasmónicas de Nanoesferas de Metales Nobles
Autor/es:
E R ENCINA; J C FERRERO; E A CORONADO
Lugar:
Termas de Rio Hondo, Santiago del estero
Reunión:
Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquimica y Química Inorgánica; 2005
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Investigaciones en Fisicoquímicq
Resumen:

Las nanopartículas (NPs) de metales nobles, son bien conocidas por su fuerte interacción con la luz visible a través de las excitaciones resonantes de las oscilaciones colectivas de los electrones de la banda de conducción. Como resultado el campo electromagnético alrededor de la NP puede ser órdenes de magnitud mayor que el incidente 1 en regiones cercanas a la superficie de la NP y decae casi exponencialmente, lo cual crea un gradiente de campo eléctrico que puede ser usado para atrapar moléculas individuales entre dos NPs. El reciente descubrimiento de sensibilidad a nivel molecular de las señales de scattering Raman amplificado por NPs metálicas excitadas en forma resonante (SERS)2 , ha causado un renovado interés en el estudio de los factores que lo controlan. En experimentos típicos de SERS, se induce la agregación de una colección de NPs coloidales de varios tamaños y aquellos agregados que resultan ser excitados en forma resonante por el láser de excitación, son los denominados puntos calientes (hot spots). Por lo tanto resulta muy importante desde el punto de vista práctico ser capaz de optimizar la configuración de los plasmones de las NPs interactuantes. En este trabajo se estudian los efectos de acoplamiento de campo cercano en las resonancias de plasmón de nanoestructuras consistentes en dímeros de esferas de oro o plata de 10-50 nm de radio. Se analiza el efecto del material, del radio y de la distancia entre las esferas. El modelado de las eficiencias de extinción fue efectuado utilizando la solución electrodinámica rigurosa para la interacción de agregados de partículas esféricas con la radiación.3 Las simulaciones fueron efectuadas para agregados compuestos por dos esferas de Ag, dos de Au o una esfera de Ag y otra de Au, de igual o diferente radios, en el intervalo 10-50 nm. Los resultados muestran que para esferas del mismo material, cuando se ilumina en la dirección paralela al eje que une las esferas, se produce un desdoblamiento en el espectro de extinción, lo cual es consistente con la excitación predominante de una resonancia dipolar y otra cuadrupolar. La posición espectral de la primera está desplazada a mayores longitudes con respecto a la de mayor orden, siendo la magnitud del desdoblamiento fuertemente dependiente de las distancia entre las esferas, de sus radios respectivos y del material . Este hecho contrasta con lo que predicen teorías cuasi-electrostáticas, en las que este desdoblamiento es independiente del radio de las esferas. Para esferas de distinto material, a medida que se reduce la distancia de separación, disminuye la intensidad de la resonancia dipolar asociada a la esfera de Ag y aumenta la correspondiente a la esfera de Au.

1 en regiones cercanas a la superficie de la NP y decae casi exponencialmente, lo cual crea un gradiente de campo eléctrico que puede ser usado para atrapar moléculas individuales entre dos NPs. El reciente descubrimiento de sensibilidad a nivel molecular de las señales de scattering Raman amplificado por NPs metálicas excitadas en forma resonante (SERS)2 , ha causado un renovado interés en el estudio de los factores que lo controlan. En experimentos típicos de SERS, se induce la agregación de una colección de NPs coloidales de varios tamaños y aquellos agregados que resultan ser excitados en forma resonante por el láser de excitación, son los denominados puntos calientes (hot spots). Por lo tanto resulta muy importante desde el punto de vista práctico ser capaz de optimizar la configuración de los plasmones de las NPs interactuantes. En este trabajo se estudian los efectos de acoplamiento de campo cercano en las resonancias de plasmón de nanoestructuras consistentes en dímeros de esferas de oro o plata de 10-50 nm de radio. Se analiza el efecto del material, del radio y de la distancia entre las esferas. El modelado de las eficiencias de extinción fue efectuado utilizando la solución electrodinámica rigurosa para la interacción de agregados de partículas esféricas con la radiación.3 Las simulaciones fueron efectuadas para agregados compuestos por dos esferas de Ag, dos de Au o una esfera de Ag y otra de Au, de igual o diferente radios, en el intervalo 10-50 nm. Los resultados muestran que para esferas del mismo material, cuando se ilumina en la dirección paralela al eje que une las esferas, se produce un desdoblamiento en el espectro de extinción, lo cual es consistente con la excitación predominante de una resonancia dipolar y otra cuadrupolar. La posición espectral de la primera está desplazada a mayores longitudes con respecto a la de mayor orden, siendo la magnitud del desdoblamiento fuertemente dependiente de las distancia entre las esferas, de sus radios respectivos y del material . Este hecho contrasta con lo que predicen teorías cuasi-electrostáticas, en las que este desdoblamiento es independiente del radio de las esferas. Para esferas de distinto material, a medida que se reduce la distancia de separación, disminuye la intensidad de la resonancia dipolar asociada a la esfera de Ag y aumenta la correspondiente a la esfera de Au.

Referencias

(1) K.L. Kelly, E.A.Coronado,L L Zhao and G.C.Schatz. J.Phys.Chem. B 2003, 107,668.(2) H.Xu, E.J.Bjerneld, M Kalland L. Borjesson. Phys. Rev.Lett 1999, 83,4357.(3) Y.I.Yu, B.A.S.Gustafson, F. Giovane, J.Blum, S.Tehranian. Phys.Rev.E 1999, 60,2347.

(1) K.L. Kelly, E.A.Coronado,L L Zhao and G.C.Schatz. J.Phys.Chem. B 2003, 107,668.(2) H.Xu, E.J.Bjerneld, M Kalland L. Borjesson. Phys. Rev.Lett 1999, 83,4357.(3) Y.I.Yu, B.A.S.Gustafson, F. Giovane, J.Blum, S.Tehranian. Phys.Rev.E 1999, 60,2347.